城市氣象災害監測除需要大尺度巨觀天氣、氣候背景外，還要求掌握中小時空尺度的天氣、氣候變化，對於氣象數據提出了更高的要求。但在城市裡由於建築物和樹木對氣流的阻礙及對輻射交換的影響，人造下墊面的影響和人類活動產生的熱量及水汽，使得多數城市氣象觀測加密站點都達不到世界氣象組織(WMO)對站點選擇和氣象儀器觀測規範的要求。
基本介紹
- 中文名：城市氣象監測點
- 外文名：Urban meteorological monitoring points
- 三個尺度：微尺度、局地尺度、中尺度
- 影響因素：周圍建築、綠化因素、熱量因素
- 觀測內容：中小時空尺度的天氣、氣候變化
- 發展趨勢：高密度、動態、一體化觀測
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觀測尺度
城市範圍內的氣象觀測有三個尺度：
微觀尺度
典型的城市微氣候尺度是按照獨立要素的尺寸來設定的，如建築物、樹木、道路、巷道、庭院、花園等，從小於1 m至幾百米之間。WMO對開放城市氣候站點的設計要求是避免微氣候的影響，並對測量高度、單一覆蓋層、最小距離的阻礙物和水平阻隔等制定了一系列標準，目的是避免局地微氣候對氣候特徵的影響，但實際觀測中要完全避免微氣候的影響是相當困難的。
局地尺度
指具有相似城市發展類型(如城市覆蓋層、建築物大小和分布等)的相鄰地區，包含地形等景觀效應，典型尺度從1到幾千米。
中尺度
中尺度在氣象上一股指水平尺度介於幾十到幾百千米，時間尺度約為幾小時至十幾小時的天氣系統。中尺度災害性天氣因具有局地性、突發性強、生消演變迅速、發展移動快等特點，可對人民生命和財產安全造成巨大損失，如颱風、暴雨、龍捲風、雷暴、冰雹等天氣系統。通常城市中尺度天氣系統影響整個城市，孤立的城市站點不能代表這個尺度的天氣氣候狀況。
影響布設的因素
城市氣象災害監測站點布設首先要考慮城市區域特徵對於大氣屬性的影響，其中最重要的特徵是城市結構(建築物尺度及之間的空間，街道寬度和同隔距離)，城市覆蓋類型(建築物、路面、植被、裸土、水體等)，城市構造(人工建築和自然物質)以及城市的新陳代謝(物質、能量輸人和廢熱、廢水、廢氣等人類活動造成的污染物)。例如很多城市的中心區域都是高層建築和密度很高的街道，下墊面大部分是由石頭、混凝土、磚塊、瀝青等質密耐久的物質組成的建築物和路面，城市裡的鍋爐、空調、煙囪和汽車釋放出大量的熱量。這些區域以外往往是密度較小的較低建築和綠化區域，釋放熱量很少。對於這兩類地區需要分別布點。
在站點布設之前還要明確觀測的目的，是為了監測整個城市對環境的最大影響，或是監測更多具有代表性的典型區域，還是為了表征一個指定點的特徵。要判斷一個站點是否具有典型性，可以作進一步的調查。如空氣溫度和濕度的空間調查中，把感測器隨身攜帶或安置在腳踏車或汽車上，對研究區域橫截面來回調查，以發現是否存在熱量或濕度異常。觀測最好在日落以後或日出以前幾個小時進行，要求氣流相對穩定，天空晴朗無雲。這樣可以把微氣候和局地氣候的潛在差異表現得最大。
如果觀測的目的是如實反映城市氣候的空間結構，就需要布設更多的站點來描述外圍區域、穩定層、減弱的節點和強於城市平均氣候狀況的梯度變化。
傳統的氣象站點布設標準要求必須建立在開放地點，如公園和遊樂場的低矮草地上，這樣設定的結果導致站點實際監測的是類似農村的環境，而並不能真正代表城市環境。要確保能夠代表所選擇的城市氣候帶的環境狀況，可用下墊面建築物分類的百分比作為一個粗略的指導標準。許多城市站點無法滿足保持站點與障礙物之間距離的要求，可將城市站點設定在開放空間的中心，以周圍環境因子的比率代表該區域的特徵。
發展趨勢及展望
當前城市氣象災害監測在從人工、定性觀測向自動化遙感遙測和定量觀測轉變從以地基觀測為主向地基、空基、天基相結合的綜合觀測轉變從單一的大氣圈觀測向城市氣象災害涉及的各個領域及其相互作用的綜合觀測轉變。城市氣象災害觀測技術也要綜合利用多種新方法、新手段，以實現高準確度、高時空解析度和連續、動態、自動、一體化定量觀測I各種觀測數據的融合和處理技術正受到高度重視，從簡單提供探測數據向直接提供有高科技附加值的探測產品和信息發展國際1司和部門間合作日益加強，觀測資料交換向實時化高度共享發展。
針對城市氣象災害，需要建設密度較高、布局合理和自動化程度高的地面探測與高空探測網，結合以極軌衛星、靜止衛星為主的遙感探測系統，實現天基、空基和地基相結合的全天候三維定量探測，建立與各種探測系統相適應的信息傳輸收集處理系統和技術支持與保障體系，對影響城市的各種災害性天氣系統實施立體、動態、連續的綜合監測，以獲取豐富的探測數據。
