城市系统（1）

城市不仅存在地域分异，而且还构成了一个独特的地理系统。在城市环境中，由于各种地理过程和地域集中，表现出某些大尺度空间才呈现的地理现象。城市系统的第一个特征是产生了特殊的城市气候和城市水文过程。

城市气候的最显著特征就是存在城市热岛。由于人类的聚集，产业的聚集，城市下垫面显著地不同于毗邻地区，成为一个热源，形成热岛（图4.6.6）。城市热岛的存在，使城市中心形成弱的上升气流，远郊地面的风因之向城市中心补充，形成乡村风，乡村风出现在近地面的数百米气层内，往上，空气以相反的方向从市区向郊外流出，构成城市热岛环流，从而相对于城市中心呈现出两个对称的环流圈。城市煤烟和尘粒在这个局地环流作用下，集聚在城市上空，形成烟幕。这些气溶胶粒子的存在使得城市上空的水汽易于凝结，在日落前后，气温下降，形成降水，产生城市雨岛（图 4.6.6）。雨岛的中心在盛行风作用下，一般并不位于城市热岛的中心位置而是偏于盛行风向的下方，中心一般位于郊区地带，这与城市中心存在垂向上升的较高温度的气流有关。

图 4.6.6 城市的热岛和雨岛

周淑贞（1989）通过研究上海城市热岛效应，发现上海热岛效应的形成及其强度的变化，既受城市人为因子（人为热、CO2 的排放、下垫面性质的改变等）的影响，又受天气形势和气象条件的制约。随着上海城市的发展， 能源消耗量与建筑面积的递增，城市热岛效应有逐渐增强的趋势。但由于城市大气污染日趋严重，污染物大多数是善于吸水的凝结核，在热岛湍流的作用下，有利于低云量的增多，导致直接太阳辐射减少，这又有抑制城市热岛强度增大的作用。但从目前来看，这种负反馈作用尚不如人为热和下垫面增温效应显著。

城市的存在不仅改变了气候的下垫面条件，而且改变了地表径流条件， 在城市小气候（城市雨岛）的配合下，往往形成特殊的城市水文。图 4.6.7 表示了城市对水文系统的影响。城市地区敷设地面使不透水层增加，为了生产、生活需要引水入城，所有这些都增加了地表径流和地表蒸发。又由于人类活动，径流被污染的可能性提高了。图 4.6.8 给出了城市水文的一般性变化，这种变化意味着城市灾害的增加。决不能说暴雨增加意味着增加犯罪等， 城市系统的复杂性就在于此，各环节是相互影响的，但难于确定它们的关系。

城市进一步构成了一个生态系统，但与一般的生态系统不同，城市生态

系统中人是主体。大量的物质能量（生产资料和生活资料）输入这个系统， 经过人的作用又产生大量的物质淀积。据计算，东京每年约有 2100 万吨物质积累。城市生产与生活的集中化产生了大量废弃物，而城市本身的自净能力又无法消化它们，因而使城市成为环境污染最重的地方。从空间上看，城市联 系毗邻地域形成一个超城市生态系统。这个系统包括（1）聚居区，这一地带仅发生经济与社会活动，是污染物产生的中心；（2）支持区，包括城市及其毗邻的郊区和地带，为城市提供自然资源，如水、食物和能量；（3）功能影响区，包括城市影响的每一个地区。一般讲三者呈环状结构，并有从外向里依次包含的特点，即支持区也是功能影响区的一部分，但它不是聚居区地域。城市生态系统问题一般包括：

图 4.6.7 城 市系统的一种可能模式

图 4.6.8 城市对地表水文与地下水文的影响（据 D.N.Lerner，1990） 1）城市工程地质。主要研究城市建设中的地基承载力、地震烈度、地面

沉降和海水倒灌等问题。 2）城市地貌。主要从对地形改造利用的角度，研究不同地貌对建设的影

响和限制。

1. 城市水文与水资源。主要研究城市特殊下垫面上的产流特征、城市地下水运移规律、城市水污染、给排水以及水资源合理利用问题。

2. 城市气候。主要研究热岛效应、雨岛效应、污染物运移等气象学问题。

3. 城市植被与生态。涉及这一范围的有植被对城市环境的影响及其评价，城市防护林体系的作用及其建立，城市园林绿地、水面的合理分布等。 6）城市污染及环境保护。城市污染主要来自人为污染源，如燃料燃烧

（CO2，SO2， Pb 等）、化学反应、原子核聚变和裂变、矿石粉碎和冶炼、采矿、汽车尾气排放等。城市垃圾和污水问题也正变得日益严重，在世界各地受到普遍的关注。

1. 城市灾害。城市具有高密度的人口与资产及高强度的经济活动，所以城市灾害造成的损失要比其他类型环境地区的强度大。城市灾害，主要有洪灾、火灾、地面下沉、环境污染、地震等，前四者都与城市系统的形成过程分不开。

2. 城市社会生态。一般地说，城市文化、城市就业和城市犯罪等，已不再属于地理学。

图 4.6.9 给出了一个城市（生态）系统的示意性结构，它可以帮助我们理解城市问题的复杂性。

图 4.6.9 城市系统的水文过程与水文灾害（据 Hale，1983，修改）