城市露水及其生态效应研究进展

城市露水是一种不可忽视的凝结水资源和湿度来源,其生态效应研究具有重要意义。本文就近年来城市露水及其生态效应研究进展进行了综述,并着重论述了在城市生态环境影响下城市露水量、城市露水化学生态、城市露水研究模型构建、城市露水生态模拟、城市露水收集方法等方面的研究状况。城市露水的形成明显受城市大气环境的影响,表现为城市露水量减少,城市露水中的一些离子浓度偏高,其化学成分与城市大气环境相关等。城市露水生态过程的模型构建和露水的生态模拟工作已经开展,但非常有限。另外,文章指出了城市露水及其生态效应研究存在的问题,提出了今后城市露水及其生态效应的研究方向。

广州市热岛效应与城市露水相互关系研究

关于城市热岛效应的研究较多,而关于城市露水的研究较少,尤其是城市热岛作用下的城市露水研究则更少。探清城市露水与城市热岛的关系对增进城市露水凝结,改善城市水分平衡具有重要意义。为研究两者的相互关系,采用布片法(Cloth-plate Method)分别在广州的露水高发季节(8—11月,含秋季代表月份10月)和其他几个代表季节的1月(冬季)、4月(春季)、7月(夏季)进行了露水收集;采用常用的城郊平均温差表示热岛的统计方法对热岛进行统计分析;露水收集和热岛监测的4个点位分别选在广州的工业区、商业区、居住区、森林公园,为了比较分析也增设了郊区对照点位。结果显示,无论白天、夜间还是日平均热岛频率,其与城市露水均不存在显著的相关关系,即使城市地区存在高频率的热岛效应,也难以完全阻碍露水事件发生,无露水发生的天气其热岛频率比有露水发生时高10%左右。不论是白天、夜间还是日平均热岛强度,它们都与城市夜间露水量呈极显著负相关,城市各功能区露水量差异与该功能区内热岛强弱不无关系。城市热岛与城市露水的相互关系受多种因素的影响,热岛可能通过影响相对湿度、蒸发量来影响露水形成。结果表明,无热岛效应可能更有利于露水发生,热岛强度变化将直接影响露水凝结量的大小。

城市化对城市露水的影响

将城区露水与郊区露水进行比较研究,对研究城市化进程具有重要意义。以广州市区和从化郊区为研究对象,采用布片法收集露水,于2005年8—10月和2006年1月、4月和7月进行观测调查。结果显示,市区各季节露水发生频率的规律与郊区一致,即秋季>冬季>夏季>春季,尤其体现了秋季是露水多发季节这一特点(市区73.3%、郊区80.6%);除市区春季混凝土上凝结的平均露水量比从化郊区(0.016 mm)略高外,市区各下垫面上凝结的平均露水量都比郊区低;在春季草坪和混凝土上,市区和郊区夜间凝结的平均露水量无显著差异,其他季节各下垫面凝结的平均露水量在市区与郊区间的差异均达显著或极显著水平,如秋季郊区草坪、矮灌和混凝土上凝结的平均露水量分别是市区的6.4、10.4、4.5倍,分别达0.070、0.099、0.039 mm;夏季、秋季和冬季,从化郊区各下垫面上凝结的最大露水量都比市区高,如秋季郊区草坪、矮灌和混凝土上凝结的最大露水量分别是市区的4.6、4.1、5.0倍,分别达0.224、0.178、0.139 mm;城市化改变了各下垫面上露水凝结的季节变化规律,市区各下垫面露水的季节变化规律都与郊区相应下垫面露水的季节变化规律不同;市区露水样品酸化率达100%,比郊区露水样品酸化(43%)严重,城区露水样品最小和平均pH值均比郊区低约1个单位,城区最大露水pH值均比郊区低约1.5个单位。结果表明,城市化没有明显影响城郊露水的发生频率,但影响了其露水凝结量、下垫面上露水凝结的季节变化规律及酸度,城市露水酸化明显。

城市露水与城市下垫面相互关系研究

城市露水与城市下垫面的关系目前尚不清楚。在广州市典型商业区、工业区和居住区等功能区内选择草地、矮灌和混凝土这3种常见的下垫面类型作为露水收集点，露水收集方法为布片法。结果显示，不同性质的下垫面对露水发生频率有一定的影响，但差异不大，尤其是冬春两季。就同一下垫面而言，秋冬季露水发生频率较大，尤其是秋季，露水发生频率达到60%以上。夏秋两季各下垫面的露水发生频率呈现草地>矮灌>混凝土的规律。在春、夏、秋三季，草坪上的平均露水凝结量较大，其次是矮灌，最小是混凝土。冬季露水量则呈现草地<矮灌<混凝土的规律。各季节3种下垫面间的平均露水量差异均不显著。就同一下垫面上各季节凝结的露水量而言，草地和矮灌规律一致，即春季与秋冬季的露水差异达到显著水平。混凝土上凝结的露水量则表现为春季与秋冬季差异显著，夏秋季差异显著。无论是草地、矮灌还是混凝土下垫面，秋季在其上凝结的平均露水量最少，基本在0.01mm以下。草地和矮灌上凝结的平均露水量呈现夏季>冬季>春季>秋季的规律。3种下垫面各季节凝结的最大露水量未体现明显的规律性，各季节凝结的最大露水量平均值在0.056~0.065mm之间。结果表明，广州高速城市化带来的城市景观破坏化，产生大量镶嵌的城市下垫面，对城市露水的形成产生了明显影响，研究结果可为城市生态环境研究与管理提供参考。

城市露水动态变化特征研究（英文）

城市露水是城市重要的输入性水资源,而目前关于城市露水的信息资料极少。基于功能组团在广州市选择白云山森林公园、中大社区、芳村工业区、天河商业区作为代表点位,以1月、4月、7月、10月分别代表冬季、春季、夏季和秋季,采用"布片法(Cloth-platemethod)"进行城市露水收集,旨在探索城市露水资源的动态变化,为城市露水研究积累数据资料。结果显示,广州市春、夏、秋、冬的露水发生频率分别为43%、46%、73%、62%,即广州市各季节的露水发生频率均不相同,且秋季>冬季>夏季>春季;就平均露水量而言,各季节收集到的结果也不尽相同,春季(0.026 mm)和夏季(0.027mm)的平均露水量均明显高于冬季(0.017mm)和秋季(0.014mm),且差异达到显著水平。调查结果也显示,露水的动态变化随调查点位的变化而变化,不同功能区对露水的沉降频率和凝结量均产生不同的影响。就平均露水量而言,白云山森林公园>芳村工业区>天河商业区>中大社区,白云山森林公园的平均露水量与其他研究点位的露水量的差异达到显著水平,芳村工业区与中大社区的差异也达到显著水平。综合研究结果表明,秋冬季节是露水事件发生的最佳时间,而春夏两季是露水凝结量最大的时间,城市露水受季节变化和功能区研究点位的双重影响。

高速城市化地区的露水酸化了吗?

高度城市化地区的城市露水被假设为已经酸化。为了验证其是否已酸化,实验在广州市的商业区、工业区、住宅区和森林公园4个功能区展开。布片法被应用于收集城市露水,测试过程收集了25个城市露水样品,其酸性强度用pH值表示。结果显示,不同功能区露水的平均酸度不同,样品的pH值介于4.47到4.95之间。根据城市露水酸度的最大值,天河商业区的露水酸度最强(pH=3.63),白云山森林公园的酸度较弱(pH=5.3)。城市区域的露水pH值低于郊外的露水pH值,同时也低于其他国家露水pH测定值,且显著低于帽峰山森林公园的露水pH值。这些研究结果暗示高度城市化的广州各功能区,其上凝结的露水已酸化,露水也许可以作为环境污染的指示指标。