涿州 “城市熱島”效應強度及現狀

劉安 張雷

（涿州市氣象局 河北 涿州 072750）

涿州 “城市熱島”效應強度及現狀

劉安 張雷

（涿州市氣象局 河北 涿州 072750）

利用2015～2016年涿州市自動氣象站資料，對涿州 “城市熱島”效應現狀進行了分析。選擇涿州市政府站為城區代表站，選擇東 (涿州站)、南(林屯站)、西 (東城坊站)、北 (東仙坡站)四個站點為城郊代表站。利用城區與城郊溫差表示的 “城市熱島”強度的統計結果表明，現在涿州 “城市熱島”效應在冬季最強，秋季次之，春、夏較弱。

涿州；城市熱島效應；強度

1 引言

城市建筑物引起的動力湍流和城市人工熱源，以及下墊面熱力作用引起的熱力湍流，使得城市的流場和大氣邊界層結構與城郊有明顯的差異，形成所謂的城市邊界層，特別是“城市熱島”可能引起的“城市熱島”環流，會改變城市尺度甚至中尺度流場結構，進而影響污染物在城市大氣中的轉化和輸送。

“城市熱島”效應現象一直是城市氣候研究的重點課題。“城市熱島”效應的分析方法有很多，主要包括：單站氣溫變化趨勢法、一個或幾個城市站和一個或幾個鄉村站氣溫變化趨勢比較法、一對或一組城市與鄉村站溫差比較法(最高、最低或平均氣溫差)、城市和城郊固定站網的溫度分布法、橫穿城市截面的氣溫分布法、工作日與休息日溫差比較法。本文所用到的分析方法主要是以一個城市站與周邊站的溫差比較法(平均、最高、最低氣溫差)。

2 觀測站點及資料處理

本文分析的資料來自涿州市自動氣象站。在城鄉對比中，涿州市政府站為城市代表站，涿州站、林屯站、東城坊站、東仙坡站為鄉村代表站，分布在涿州市政府站的東、南、西、北四個方位。對以上自動氣象站氣溫資料的校正，主要采用的辦法如下：人工去除明顯錯誤記錄，對每天長時間(6h以上)缺測的資料不參加統計，每月長時間(6d以上)缺測的資料不參加統計。

3 涿州 “城市熱島”效應的氣候統計特征

3.1 涿州“城市熱島”強度的日變化，見下圖。

3.2 涿州“城市熱島”強度的季節變化。這里的季節是自然季節，即12～2月為冬季、3～5月為春季、6～8月為夏季、9～11月為秋季，并給出3種熱島強度的統計結果，即城區、城郊平均氣溫差，城區、城郊最高氣溫差，城區、城郊最低氣溫差。統計結果表明，目前涿州的“城市熱島”具有如下特征：①冬季涿州“城市熱島”最強，秋季次之，春夏季最弱；②從用城區、城郊最高氣溫差的比較來看，春、夏季涿州城區的最高氣溫一般比城郊氣溫低或持平，說明在午后，該城區經常表現出“冷島”現象。

表1 2015年涿州 “城市熱島”強度的季節變化 (單位：℃)

4 結論

從用溫差定義的“城市熱島”效應分析，涿州表現為，從季節變化來看冬季最強、秋季次之、春夏季最弱；日變化來看一日中19：00后“熱島效應”顯著增強，9：00后急劇下降，中午12：00～14：00時有一個小高峰。原因如下：

4.1 與下墊面性質有關。城區植被、土壤和水體等自然表面較城郊少，不透水地面和各種建筑墻面較城郊多，減少了水分蒸發散熱，也改變了地表的熱屬性；太陽輻射在建筑表面的多次反射與散射使輻射能量更易被吸收；建筑物增多導致地表粗糙度的增加，從而削弱了風速，限制了大氣對流和平流的顯熱損耗，使城市中積聚的熱量不易散失。這些原因使“城市熱島”效應加劇。

4.2 這可能與近年來霧霾天氣逐漸增多，城區霧霾比郊區嚴重有關。另外，冬季城區自駕車輛的增多，也可能導致涿州冬季“城市熱島”效應最強。城市中的機動車、工業生產等產生大量的氮氧化物、二氧化碳、粉塵等，這些物質可以大量地吸收環境中熱輻射的能量，產生溫室效應，引起大氣的進一步升溫。

[1]Fernando HJS,Lee S M,Anderson J,etal.Urban Fluid Mechanice：Air Circulation and Contaminantin Dispersion Cities.Environmmental Fluid Mechanics，2001(1)： 107～164.

[2]王喜泉，王自發，郭虎.北京 “城市熱島”效應現狀及特征 [J].氣候與環境研究，2006，11(5)：627～636.