前言

城市气象与大气环境研究作为大气科学的一个新兴领域，其发展缘起于城市建设改变土地利用/土地覆盖由此引起并造成的对城市大气与环境的影响，包括城市天气、城市气候和大气环境以及城市规划建设等与国计民生密切相关的研究与发展领域。 The Climate of London （Howard，1818）一书的出版，标志着城市气象作为一个独立研究领域的出现。周淑贞先生和张超教授于 1985年出版的《城市气候学导论》开始了我国城市气象研究的新征程。苗世光、蒋维楣等《城市气象研究进展》（《气象学报》第 78卷第 3期新中国气象事业 70周年专刊，2020）一文全面概述了我国城市气象研究发展进程与主要成就。

早期的城市气象研究主要以城市气象观测分析为主。基于常规或加密观测资料，定性或定量分析了城市化过程中下垫面类型变化对近地面气温、风、湿度、降水、能见度等气象要素的作用，研究其影响的物理过程，提出应用于人体舒适度和城市规划的措施建议。

数十年来，随着新观测技术的应用和高性能计算技术的快速发展，城市气象与环境研究已逐步发展为采用室内物理化学模拟、强化外场观测试验、多尺度数值模拟等多种研究手段，综合开展城市天气、气候、大气环境等领域的物理化学机制以及多尺度耦合数值模式及其应用于安全城市、绿色城市、低碳城市、海绵城市、智慧城市等所面临的一系列复杂的实际气象科技难题研究。

南京大学大气扩散与大气环境研究团队自二十世纪八十年代起，组织建设大气环境风洞实验室，并于九十年代建立大气环境模拟研究室，开展城市气象与环境数值模拟研究与高层次人才培养。本书汇总给出了近些年来研究团队在城市气象与环境方面的最新研究成果，主要阐述了城市气象基础数据集建设、城市气象观测试验、城市气象与环境多尺度模式的创立、城市化对天气气候与环境的影响机制等四个方面的研究内容和新成果。中国气象局 2018年批准成立北京城市气象研究院、2022年批准成立中国气象局城市气象重点创新团队和中国气象局城市气象重点开放实验室，大力推进了我国城市气象研究的快速发展并取得丰硕成果。在本书写作过程中，作者基于最新研究进展，以观测试验—模式研发—机理研究和实际应用为主线，阐明城市气象的研究及其涵盖的主要研究内容、基本原理、研究方法、应用现状与前景并简要总结相关成果，力求做到物理概念清晰，可为该领域研究与应用提供参考。希望本书对推进城市气象与环境研究与应用的发展，对我国城市气象学科的发展能够起到推动作用。

蒋维楣教授于 2020年 4月提出撰写并正式出版本学术专著的动议，提出从推动城市气象学科创建和发展的设想出发，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分内容的设想实施本书，并构成本书框架。本书是集体创作的成果，总体分工如下：苗世光（第 1章，第 3.3，4.5，8.2，10.2和 11.4节），王咏薇（第 2章和第 11.1节），张宁（第 3.1，3.2，4.3，7.1，8.1，8.3和 10.3节），刘红年（第 3.4，4.2，4.4，5.1，5.2，7.2，7.4，9.1，9.2，10.1，10.5，11.2和 11.3节），孙鉴泞（第 4.1节），王成刚（第 5.3节），杭建（第 6章），王学远（第 7.3节），王雪梅（第 9.3和 10.4节），彭珍（第 9.4节），蒋维楣教授全程给予了关注和指点。北京城市气象研究院罗文蓉协助完成全书文稿的汇总工作。本书出版和编辑制作过程得到南京大学出版社的大力支持，吴汀主任、王南雁责任编辑二位强烈的事业心和严谨热忱、细致周到的工作态度给我们留下深刻印象。

本书的出版得到了国家科学技术学术著作出版基金项目（2022）的资助。感谢国家自然科学基金重点项目“城市边界层三维结构研究”（2004）、国家科技支撑计划项目“京津冀城市群高影响天气预报中的关键技术研究”（2008）、国家国际科技合作项目“京津冀城市群强降水及雾-霾观测试验”（2015）等对本书中研究工作的资助。

由于作者水平所限，书中的不当之处欢迎批评指正。

作者
2022年12月