麻城城市熱島效應(yīng)初步研究

朱駿+趙珊珊+吳建磊

摘 要：城市熱島效應(yīng)是當(dāng)前城市環(huán)境與氣候主要研究?jī)?nèi)容之一，本文對(duì)1991-2010年麻城老站全年平均氣溫、年平均最高氣溫、年降水、年濕度進(jìn)行分析計(jì)算，研究其成因，探索麻城市未來(lái)的氣候變化。研究結(jié)果表明：近20年麻城氣溫在升高，降水、濕度在減小，預(yù)測(cè)未來(lái)麻城市的熱島效應(yīng)越來(lái)越明顯。

關(guān)鍵詞：麻城 熱島效應(yīng) 措施

中圖分類號(hào)：X16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）10-0-02

一、引言

城市熱島效應(yīng)（the urban heat island effect）是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。在近地面溫度圖上，郊區(qū)氣溫變化很小，而城區(qū)則是一個(gè)高溫區(qū)，就像突出海面的島嶼，由于這種島嶼代表高溫的城市區(qū)域，所以就被形象地稱為城市熱島。城市熱島的氣候變化既包括自然變化過(guò)程，也有人類活動(dòng)的影響。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車空調(diào)的普及、工業(yè)的發(fā)展、道路高樓的密集使太陽(yáng)輻射升溫快、散熱慢，與郊區(qū)形成鮮明對(duì)比，熱島效應(yīng)越來(lái)越明顯。人們懷疑全球增溫可能主要原因并非來(lái)自溫室氣體效應(yīng)，而是來(lái)自城市熱島效應(yīng)，這就促使了對(duì)城市熱島效應(yīng)的研究。

二、調(diào)查過(guò)程

1.調(diào)研地說(shuō)明

麻城市位于湖北省東北部，鄂豫皖三省交界的大別山中段南麓，屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候。年平均氣溫16.7℃，年均日照2021.7小時(shí)；年均降水量1268.9毫米；四季分明，冬季盛行西北風(fēng)，低溫少雨，夏季盛行東南風(fēng)，炎熱多雨，春季溫度多變，秋季涼爽干燥。

2.調(diào)查方法

本文將城區(qū)平均溫度與郊區(qū)平均氣溫的差值定義為城市熱島強(qiáng)度，用UHI表示，即 UHI=T城市—T郊區(qū)。為確定麻城是否存在熱島效應(yīng)，故隨機(jī)抽取麻城三天（6.27，6.28，6.29）城郊（麻城老站和麻城站）溫度各時(shí)段值，研究其UHI。兩地均提前十分鐘放置好電子溫度計(jì)，在離地面1.5米的位置測(cè)量，同時(shí)讀數(shù)，注意風(fēng)向、遮陽(yáng)。

3.測(cè)量數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理（單位：℃）

經(jīng)計(jì)算，麻城市存在熱島效應(yīng)且熱島強(qiáng)度日變化明顯，夜間強(qiáng)度大于白天強(qiáng)度，日熱島強(qiáng)度最大值達(dá)到2.6℃，已經(jīng)達(dá)到強(qiáng)的熱島指標(biāo)（2.5

三、研究資料及方法

由于麻城市區(qū)位優(yōu)越，交通便捷，再加上資源富集，物產(chǎn)馳名，城市化得以迅速發(fā)展，但這期間出現(xiàn)了一些惡劣性天氣，可能是由于熱島效應(yīng)引起，故選取麻城老站（Q9129）1991-2010年的年平均氣溫、年平均最高氣溫、年降水量、年相對(duì)濕度氣象資料進(jìn)行研究分析。具體方法如下：

用Xi表示樣本量為n的某一氣候變量，ti表示Xi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，建立Xi與ti的一元線性回歸方程Xi=a+bti （i=1，2，3，4，……n）對(duì)序列Xi及相應(yīng)的ti，回歸系數(shù)b及回歸常數(shù)a的最小二乘估計(jì)為

回歸系數(shù)b的符號(hào)表示氣候變量的趨勢(shì)傾向，b>0時(shí)，x隨時(shí)間t的增加呈上升趨勢(shì)。b<0時(shí)則反之。b值的大小反映了上升或下降的變化速率。

四、各氣象要素變化特征

1.平均氣溫變化

圖一是麻城老站1991至2010年年平均氣溫年際變化圖，從圖中趨勢(shì)可見(jiàn)，麻城老站的年平均氣溫大致1993年最低，而后整體呈持續(xù)上升的趨勢(shì)，1998年達(dá)到一個(gè)最高值后略有下降并且波動(dòng)較小，再到2007年達(dá)到20年的最高值，07到10年小幅下降。麻城平均氣溫呈整體上升趨勢(shì)正說(shuō)明了熱島效應(yīng)逐步增強(qiáng)。

2.平均最高氣溫變化圖

最高氣溫是反映某地炎熱狀況最直接的指標(biāo)。圖二是麻城老站1991-2010年年平均最高氣溫年際變化圖，從圖中趨勢(shì)可見(jiàn)，麻城老站的年平均最高氣溫呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢(shì)，07年達(dá)到最高值23.2℃。可見(jiàn)隨著城市化高速發(fā)展，熱島效應(yīng)越來(lái)越強(qiáng)，年平均最高氣溫值不斷刷新。

3.降水變化特征

圖三中給出了麻城歷年平均年降水的變化曲線。20年來(lái)麻城年平均降水量整體呈下降趨勢(shì)，這也說(shuō)明麻城城市近地面蒸發(fā)少，空氣含水量少，雨水天氣自然減少，熱島效應(yīng)增強(qiáng)。

4.相對(duì)濕度變化特征

由圖四可見(jiàn)，麻城歷年平均相對(duì)濕度總體呈明顯下降趨勢(shì)，由1991年的75%下降到2010年的69%。分析此現(xiàn)象與下墊面因素有關(guān)。白天在太陽(yáng)照射下，城市下墊面蒸發(fā)少，進(jìn)入低層空氣的水汽量少，導(dǎo)致空氣濕度較低。同時(shí)在城市熱島效應(yīng)的影響下，城市上空的熱力湍流較強(qiáng)，低層水汽通過(guò)湍流的垂直交換，不斷向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致城區(qū)近地面相對(duì)濕度較小。

五、結(jié)束語(yǔ)

近20年麻城氣溫在不斷升高，降水、濕度在減小，預(yù)計(jì)未來(lái)麻城熱島效應(yīng)會(huì)越來(lái)越明顯，分析可能原因主要有三點(diǎn)：

城市下墊面特性。鋪裝地面、各種建筑墻面等，改變了下墊面的熱屬性，在相同的太陽(yáng)能輻射條件下，比自然下墊面升溫快，因而其表面的溫度明顯高于自然下墊面。比如在夏天，草坪溫度為32℃，水泥地面的溫度則可以達(dá)到57℃，柏油馬路的溫度則更高，可達(dá)63℃[3]。

大氣污染影響。現(xiàn)代城市代步工具如汽車、摩托等，汽油燃燒產(chǎn)生大量廢氣及煙塵。工業(yè)生產(chǎn)以燃煤為主，通過(guò)煙囪直接將燃燒廢氣排放到大氣中。而溫室氣體對(duì)太陽(yáng)短波輻射具有高度的透過(guò)性，對(duì)地球長(zhǎng)波輻射卻具有高度的吸收性，在城市上空形成一層“保護(hù)罩”，導(dǎo)致地球表面及大氣低層變暖。

城市布局不合理。隨著麻城城市化高速發(fā)展，高層建筑物越來(lái)越多，并且分布不規(guī)則，易在背風(fēng)區(qū)產(chǎn)生渦流，阻礙氣流運(yùn)動(dòng)，降低近地面風(fēng)速，風(fēng)向變化幅度很大且不規(guī)則，積聚在城市中使熱島效應(yīng)更為明顯。數(shù)據(jù)表明，風(fēng)速小于6 m/s時(shí)，可能產(chǎn)生明顯的熱島效應(yīng)，風(fēng)速大于11 m/s時(shí)，下墊層阻力不起什么作用，此時(shí)熱島效應(yīng)不太明顯[4]。而數(shù)據(jù)表明麻城歷年平均風(fēng)速遠(yuǎn)小于6 m/s，平均在2 m/s左右。

參考文獻(xiàn)

[1]周淑貞，張超.上海城市熱島效應(yīng).地理學(xué)報(bào).1982，37（4）：372-382

[2]城市熱島效應(yīng)評(píng)估技術(shù)指南

[3]朱正偉，王猛.城市熱島效應(yīng)的危害及對(duì)策.污染防治技術(shù).2009年4月，第22卷第二期

[4]林怡云，吳陽(yáng)，曹慶，陳前火.城市熱島效應(yīng)的影響因素及防治措施.《福建輕紡》.2009（4）：37-41