郑州市房顶气象特征分析

翟晓巧，刘艳萍，赵蓬晖，王 念，王文君



郑州市房顶气象特征分析

翟晓巧，刘艳萍，赵蓬晖，王 念，王文君

（河南省林业科学研究院，郑州 450008）

利用自动气象站观测郑州市中心区5楼1年的气象资料。通过分析楼顶的太阳辐射、气温、相对湿度、气压、风速、风向、降水量等气象因子的日变化情况、月变化情况、季节变化情况，揭示城市房顶的气象特征，为进行房顶绿化提供参考。

气象特征；房顶；郑州市

在城市建设中，人们越来越重视绿化工作。为了获得较大的绿化面积，各地的园林工作者除了在地面大量栽种植物外，还力求开拓绿化空间，如在平屋顶或建筑平台上建造屋顶花园[1~5]，以弥补绿地的不足。植物的生长发育除受遗传基因控制外，还要求有一定的气象条件，如温度、光照和水分等，这些条件通过植物的生理生态活动对生长、发育发挥作用[6，7]。适宜的气象条件有助于植物的生长发育。

对5层办公楼楼顶（垂直地面距离17 m）2009年7月至2010年6月7时至19时（时间间隔为1 h）的气象因子如太阳辐射、气温、相对湿度、气压、风速、风向、降水量、露点温度、蒸发量等，利用美国DYNAMAX公司生产的Intelimet Advantage自动气象站进行了监测；并对各气象因子的日变化情况、月变化情况和季节变化情况进行了分析，为进行房顶绿化工作提供理论依据。

1 房顶各气象因子的变化情况

1.1 太阳辐射的变化情况

5楼房顶的太阳辐射情况如图1所示。可以看出，太阳辐射从1月份到12月份呈先缓慢下降，到4月份其月平均值最小，为59.48 W·m-2，后又急剧上升，到7月份其月平均值最大，为297.80 W·m-2，之后又急剧下降。按四季情况来看，第1季的太阳辐射值最低，其次为第2季，第3季的太阳辐射最大，第4季的太阳辐射较之第3季下降，但高于第1季和第2季。从气象站收集记录每天的太阳辐射情况来看，太阳辐射的最大值出现在2009年8月12日13时，为815.56 W·m-2；最小值出现在2009年11月15日17时，为1.47 W·m-2。

图1 太阳辐射随时间的变化

图2 空气温度随时间的变化

1.2 空气温度的变化情况

从图2可看出，空气温度呈先升高后下降的趋势，1月份的月平均温度最低，为3.8℃，7月份的月平均温度最高，为28.7℃，二者相差24.9℃。按四季的情况来看，第3季的空气温度最高，其次为第2季，第1季和第4季的空气温度均较低。从气象站收集记录每天的空气温度来看，空气温度的最高值出现在2009年8月12日17时，为38.55℃；最小值出现在2010年1月3日9时，为-3.39℃。

1.3 相对湿度的变化情况

研究所收集的12个月份相对湿度的月平均值见图3。由图3可知，相对湿度除了1月份、10月份和12月份较低外，其余月份的相对湿度集中分布在55%~65%范围内。从气象站收集记录每天的相对湿度来看，相对湿度的最大值出现在2009年11月26日9时，为94.5%；最小值出现在2010年3月20日8时，为6.7%。

图3 相对湿度随时间的变化

图4 气压随时间的变化

1.4 气压的变化情况

从图4可以看出，在12个月份中，气压先降低后升高，11月份的气压月平均值最高，为1 013.9 mbar ，7月份的气压月平均值最低，为991.3 mbar，二者相差22.6 mbar。按四季的气压情况来看，第4季的气压最高，第1季次之，第2季的气压较低，第3季的气压最低。从气象站收集记录每天的气压可看出，气压的最大值出现在2010年3月9日8时，为1 028.4 mbar；最小值出现在2009年7月23日18时，为985.2 mbar。

1.5 风速的变化情况

由图5可看出，月平均最大风速出现在12月份，为1.6 m/s，月平均最小风速出现在10月份，为0.9 m/s。第1季度3个月的月平均风速很接近，约为1.4 m/s，第2季度3个月的月平均风速在1.0~1.3 m/s范围内，第3季度3个月的月平均风速在1.0~1.2 m/s范围内，第4季度3个月的月平均风速波动较大，在0.9~1.6 m/s范围内。从气象站收集记录每天的风速可看出，风速的最大值出现在2010年2月7日13时，为6.3 m/s；最小值出现在2009年10月9日17时，为0.5 m/s。

图5 风速随时间的变化

图6 风向随时间的变化

1.6 风向的变化情况

1年中的风向变化无常，由图6可知，月平均最低风向出现7月份，为116°，月平均最高风向出现在10月份，为165°。从气象站收集记录每天的风向可看出，风向的最大值出现在2009年10月28日13时，为359°；最小值出现在2009年7月26日7时，为0°。

1.7 降水量的变化情况

1年中月平均降水量先上升，到最高值时，又急剧下降，后又趋于稳定。由图7可知，1月份的月平均降水量最低，仅为0.03 mm，8月份的月平均降水量最高，为78.86 mm，二者相差78.83 mm。 按四季的情况来看，第4季度的降水量最少，平均不到1 mm，第1季度和第2季度的降水量一致，且稍高于第4季度，平均为3 mm，第3季度的降水量最高，平均为34 mm。 从气象站收集记录每天的降水量可知，降水量的最大值出现在2009年8月28日16时，为31.3 mm。

图7 降水量随时间的变化

图8 露点温度随时间的变化

1.8 露点温度的变化情况

由图8可看出，1年中月平均露点温度先上升后下降，1月份的月平均露点温度最低，为-10.41℃，7月份的月平均露点温度最高，为17.08℃，二者相差27.49℃。按四季的露点温度情况来看，第1季度和第4季度的露点温度较低，第3季度的露点温度最高。对比露点温度和气压的变化曲线可知，气压高，露点温度低，反之气压低，露点温度高。从气象站收集记录每天的露点温度可知，露点温度的最大值出现在2009年7月20日7时，为22.57℃；最小值出现在2010年1月12日19时，为-23.25℃。

1.9 蒸发量的变化情况

蒸发量的变化规律如图9所示。可以看出，蒸发量呈先升高后下降的趋势，4月份的月平均蒸发量最低，为0.0396 mm，7月份的月平均蒸发量最高，为0.261 mm，二者相差0.2214 mm。按四季的情况来看，第3季的空气温度最高、气压最低、风速较大，所以出现第3季度的蒸发量最大，其次为第2季度的，第1季度的蒸发量最小。从气象站收集记录每天的蒸发量来看，蒸发量的最大值出现在2009年8月13日14时，为0.785 mm；最小值出现在2010年3月5日17时，为-0.0162 mm。

图9 蒸发量随时间的变化

2 结论

通过气象站监测到的房顶2009年7月至2010年6月的气象资料，我们可以清楚地了解房顶12个月的太阳辐射、气温、相对湿度、气压、风速、风向等气象因子的日变化、月变化和季节变化情况。根据以上分析，房顶各气象因子月变化明显，四季分明。其中太阳辐射、空气温度、相对湿度、降水量、露点温度和蒸发量的四季变化趋势一致，均是第3季最大，第2季次之，第1季和第4季较小；而气压的四季变化趋势刚好与太阳辐射、空气温度、相对湿度、降水量、露点温度和蒸发量的相反，是第4季最大，第1季次之，第2季和第3季较小；4个季节的平均风速很接近，月平均最大风速出现在12月份，月平均最小风速出现在10月份；风向在12个月中变化无常，月平均最低风向出现7月份，月平均最高风向出现在10月份。并且这些气象因子之间相互影响、相互制约，露点温度受气压的影响，气压高，露点温度低，反之气压低，露点温度高；一般温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、则蒸发量就越大；反之蒸发量就越小。了解房顶花园气候特征，为选择房顶绿化植物及房顶植物的栽培管理提供依据。

[1] 韩晓光，罗旭芳．屋顶绿化可行性探讨及绿化技术[J]．山东林业科技，1999（4）：32-33．

[2] 单晓玲．屋顶花园的设计与施工初探[J]．浙江林学院学报，1999，16（4）：401-405．

[3] 戎安．德国城市建筑大面积植被化研究[J]．环境保护，2003（l0）：60-65．

[4] 赵定国．屋顶绿化及轻型平屋顶绿化技术[J]．中国建筑防水，2004（4）：17-20．

[5] 张宝鑫. 城市立体绿化[M]．北京：中国林业出版社，2004．

[6] 马树庆，王琪．气象条件对花卉生长发育的影响概述[J]．吉林气象，2002（1）：2-5．

[7] 徐庆华，刘勇，马履一，等．长白落叶松苗高生长与气象因子相关关系分析[J]．林业科技，2010，35（1）：1-3．

Analysis of Meteorological Features of Roof in Zhengzhou City

ZHAI Xiao-qiao, LIU Yan-ping, ZHAO Peng-hui, WANG Nian, WANG Wen-jun

(Henan Academy of Forestry, Zhengzhou 450008, China)

Based on the observation data of roof of automatic weather station in city center of Zhengzhou, the daily, monthly and seasonally variations of solar radiation, air temperature, relative humidity, pressure, wind speed, wind direction and precipitation were analyzed, and the meteorological features of roof in city were revealed. The results will provide the reference for roof greening.

Meteorological feature; roof; Zhengzhou city

P421.3

A

1003-2630（2010）04-0005-04

2010-12-25

林业公益性行业科研专项（200804028）。

翟晓巧（1971-），女，教授级高工，从事林木育种研究。

（责任编辑：王文彬）