蘭州市城市化對氣溫變化趨勢的影響＊

張萬軍,茍小平,張 峰張景軒張景怡張景妍

（1.甘肅澤德電子技術有限公司，甘肅 天水 745000；2.隴東學院，甘肅 慶陽 745000；3.蘭州工業化設備有限公司，甘肅 蘭州 730050；4.蘭州大學 管理學院,甘肅 蘭州 730050）

1 問題的提出

盡管城市熱島效應的存在已是不爭的事實[1-10]，但它是否對當前增溫趨勢產生影響卻存在著兩種不同的結論。對近些年城市熱島效應的研究分析可以看出，城市的熱島效應的影響是顯著的。因此對小尺度，尤其是單個城市熱島效應對氣溫變化的影響的分析顯得相對重要[2]。方峰等的研究指出[3]，西北地區城市熱島效應與城市大小密切相關。任春艷等[4-6]研究表明蘭州市也存在著熱島效應。

IPCC第四次評估報告的結論是：在大陸尺度和半球尺度上，城市的熱島效應可以忽略不計，但也許因為部分城市站點設置在城市的公園里，公園里觀測站點的數據并不代表城市的真實情況[11-20]。因此，盡管城市的熱島效應客觀存在，但是對當前的增溫趨勢的影響是一個爭論的話題。

盡管對西北地區及蘭州市的熱島效應做了大量的分析，但是缺乏對熱島效應在時間變化的階段性、季節差異和對年最高、最低氣溫影響的分析，同時也缺乏在熱島效應和區域增溫趨勢相互關系等方面的研究。本文重點針對以上這些問題展開分析研究，以期對蘭州城市發展對氣溫變化及增溫趨勢做出進一步的研究。

2 資料與方法

2.1 資料

本文的數據主要來自中國氣象局氣象中心以及《甘肅統計年鑒》和《蘭州統計年鑒》，站點包括蘭州市、皋蘭、榆中及靖遠站，主要是用近40年的氣溫的年數據、季節數據、月數據，根據這些數據來分析蘭州市在近40年的城市化對城市氣溫的影響。

2.2 方法

本文主要是根據蘭州市周圍三站點氣溫的對比來顯示出蘭州在近40年氣溫變化，再根據氣溫的變化方面用線性回歸得出一個氣溫線性的變化趨勢，也在一定程度上分析蘭州市的氣溫的變化趨勢，從而得出年均溫、季節平均溫度等的變化。

氣溫的線性趨勢計算公式為：

式中：yn是某一年的氣溫，xn為時間序列，b為氣溫的線性趨勢系數，a為常數。

氣溫的線性計算公式為：

式中：y2、y1分別為某一時段的氣溫末值和起始值，δt為時間的長度，δV為某一時段氣溫的線性趨勢[1]，即某地氣溫在10年內的變化值。

3 結果與分析

3.1 蘭州城市化對平均氣溫的影響

3.1.1 對年平均氣溫的影響

為了更好地考察城市化對年均氣溫趨勢的影響，把近四十年的氣溫劃為四個階段，即對1969-2007年、1969-1978年、1978-2007年和 1996-2007年4個階段的氣溫變化進行統計分析，4個站的不同時段的線性趨勢系數和趨勢的統計結果見于表1。

表1 不同時段年平均氣溫的線性變化趨勢統計

從表1中可以看出：（1）1969-2007年蘭州市的增溫為0.5℃／10a，這是其他三個站點的2倍左右.（2）1969-1978年蘭州市與周邊三個站點的增溫很小，有些地區甚至出現了負值。綜上蘭州市1969-2007年增溫趨勢從0.50～1.60、增溫系數從0.0655～0.1451變化，可以發現城市熱島效應在不斷增強，并且對增溫趨勢的影響加大，這也在另一方面反映出周圍三站站在最近10年中城鎮化的速度也在加快。利用蘭州市與榆中、蘭州市與靖遠的年平均氣溫和季節平均氣溫的對比繪制出下面兩幅圖（如圖1，圖 2 所示）。

圖1 蘭州與榆中站的溫差變化

圖2 蘭州與靖遠站的溫差變化

從圖1、圖2中可以發現看出：從1969-2007年，蘭州市與周邊站點的年溫差在不斷地增加。1969-1980年和1980—2007年兩個階段中，后一階段的增溫比前一階段高出1.2℃，這也與我國城市化主要發生在20世紀80年代相吻合。

3.1.2 對季節平均溫度的影響

對 1969-2007年、1969-1978年、1978-2007年和1996-2007年4個階段的季節氣溫變化進行統計分析，4個站的不同時段的線性趨勢系數和趨勢的統計結果見于表2。

表2 1996-2007年不同季節平均氣溫的線性趨勢比較

表2中，蘭州市在春冬季節的增溫趨勢較周邊站點要高，增溫趨勢達到0.25℃／10a；夏季增溫趨勢為0.1℃/10a，相對于春冬季要小一點，且趨勢系數都明顯的比周邊站點要高，即蘭州市的增溫在季節上表現出與年增溫趨勢一樣的特性。

綜上可以發現，蘭州市的城市化使得蘭州市的氣溫具有明顯的季節性，即城市熱島效應對春冬季的增溫趨勢影響最大，夏季次之，秋季最小。

3.2 蘭州城市熱島效應對年最高、最低氣溫的影響

下面再看一下城市熱島效應對年最高溫和最低溫的影響，通過蘭州市與周邊幾個站點的年最高溫及最低溫的比較來分析城市熱島效應對氣溫的影響。（如圖3-4所示）

圖3 蘭州市與周邊地區年最高溫對比圖

圖4 蘭州市與周邊地區年最低溫對比圖

對比圖3和圖4可以看出，雖然城市熱島效應對年最高溫的貢獻較小，但是還是有一定的影響；而對年最低溫的影響比較強烈。但是在2004年開始蘭州市周邊站點的年最高溫的溫差圖中，年最高溫差開始變為正值且有加大的趨勢，這與蘭州市擴展城市規模，使得城市的下墊面性質改變，城市化進程加快有關；而年最低溫的溫差一直為正且這一溫差正在增大。

4 結論

1）城市熱島效應存在著季節性：表現出春冬季增溫幅度最大，夏季次之，而秋季最不明顯的特點。

2）蘭州的城市化對年最低溫和最高溫的影響：對年最低溫的影響強度明顯的大于對年最高溫的影響。