重慶城市熱島研究與創建國家生態園林城市

譙 奎,唐曉萍,何澤能,顏麗桃

(1.重慶市沙坪壩區氣象局,重慶 沙坪 400030;2.重慶市氣象科學研究所,重慶 401147)

重慶城市熱島研究與創建國家生態園林城市

譙 奎1,唐曉萍1,何澤能2,顏麗桃1

(1.重慶市沙坪壩區氣象局,重慶 沙坪 400030;2.重慶市氣象科學研究所,重慶 401147)

分析重慶市創建國家生態園林城市對城市熱島的評估、研究需求,城市熱島研究現狀和面臨的一些問題,總結城市熱島的基本規律,設計面向國家生態園林城市的城市熱島研究方案。提出根據國家生態園林城市的評價標準研究得出權威的、準確的城市熱島現狀評價結果;通過高分辨率數值模式開展模擬實驗研究,明確其在創建國家生態園林城市中的利、弊作用;總結基本規律和防控城市熱島的措施,為城市規劃和園林綠化提供參考等建議。

城市熱島研究建議。

重慶;城市熱島;國家生態園林城市

1 引言

重慶市位于四川盆地東部,長江上游,地處丘陵地帶,多山多霧。重慶市是西南地區的經濟重鎮,為中國六大工業基地之一。隨著重慶市社會經濟的高速發展,工業化水平的提高和城市化進程的加劇,城市規模迅速膨脹,城市人口急劇增長,城市建筑物越來越密集,以及機動交通工具的成倍增長,這些變化顯著地改變著整個城市的生態環境。以熱島效應為代表的熱環境變化,作為影響城市環境質量的重要因素,也越來越引起人們的重視,尤其是夏季,高溫酷暑已經開始嚴重地影響到人們的正常生活和工作。

2010年2月4日重慶市被住房和城鄉建設部命名為國家級園林城市。在此基礎之上,重慶市政府召開動員大會,提出我市將再接再厲,爭取用兩年時間創建國家生態園林城市的建設目標。要創建國家生態園林城市,其基本指標要求之一便是要將城市熱島效應程度控制在 2.5℃以內。近年來,重慶市還提出了山水園林“宜居城市”的建設、“五個重慶”的建設、以及“藍天行動”,這些都迫切需要加強城市熱島等城市氣象災害的研究和防御。

城市熱島效應是指城市中氣溫明顯高于外圍郊區的現象。城市熱島效應的出現,在一定程度上會加重高溫炎熱的程度。特別是在高溫干旱期間,熱島效應的出現可能使高溫酷熱天氣更為嚴重,產生的危害更大。由于重慶市地形復雜,山巒起伏,江河縱橫,使城市熱島效應的監測和評估也比較困難,因此只有開展相應的基礎研究和分析,才能客觀準確的量化和評估重慶市城市熱島的強度和分布情況,為國家生態園林城市的創建提供評估指標。

在這樣的背景下,對重慶市的城市熱島效應進行監測和模擬實驗研究,并進行科學的評估,不但是創建國家生態園林城市工作的基本要求,還對于減輕高溫干旱的危害,改善整個城市的生態環境和人居環境,提高人民的生活質量,維持城市可持續發展都具有重要的意義。

2 重慶市城市熱島研究現狀

對于重慶市的城市熱島現象,目前已有一些專家、學者利用氣象資料、衛星遙感資料和數值模擬方法對重慶市城市熱島的時空分布規律和形成原因進行了探討。任啟福[1]使用歷史資料分析了重慶市二十世紀七、八十年代城市熱島的時間變化、時空分布和天氣現象對熱島的影響。李子華等[2]利用 1989年12月至 1990年1月外場綜合觀測資料分析了城市熱島的水平分布、熱島和濕島的垂直結構及其成因。何澤能等[3]采用加密氣象站觀測資料對重慶市 2006年夏季的城市熱島進行了初步研究,結果表明 2006年夏季特大高溫干旱期間重慶市存在明顯的熱島效應,平均熱島強度值為 1.0℃,熱島效應的日變化明顯,熱島強度夜間強,白天弱,夜間平均熱島強度為 1.4℃,熱島效應加重了市區夜間的高溫熱害。王艷姣、張培群等[4]利用 EOS/ MOD IS衛星資料反演的地表溫度分析了重慶市夏季地表熱場分布狀況,結果表明 2000年以來,重慶市熱島效應明顯增強。易佳、田永中等[5]利用 1988年、2001年、2006年3個時相的 LandsatT M/ET M+影像反演地表溫度研究了重慶市的城市熱島分布,結果表明重慶市主城區熱島效應的空間分布呈現出一種混合狀態,熱島與地表覆被類型關系密切,突出表現在城市建設用地區比其它類型的土地溫度高,地表溫度與 NDV I、NDW I呈現一種顯著的負相關。但尚銘、安海鋒等[6]使用重慶市 2006年14個時相的NOAA/AVHRR衛星遙感數據和數字高程模型研究了重慶市的亮溫場,結果表明山脈植被對下墊面的降溫作用明顯。李成范等[7]以 2007年Landsat5 T M影像為數據源,利用單窗算法對重慶市城市地表溫度進行反演,并進行城市地面亮溫等級劃分,在從城市土地利用類型、NDV I等方面對重慶市城市熱島效應強度和空間格局分布及其特征進行了探討,結果表明城區熱島現象顯著,且分布不均勻;不同土地利用類型對熱島效應影響不同;城市地面亮溫與NDV I呈明顯的線性負相關關系。何澤能等[8]以高分辯率數值模式模擬研究了重慶市2006年夏季強熱島時段的熱島分布情況。

近年來由于城市面積大,建筑物密度大,重慶市區與郊區之間存在著較明顯的熱島效應,但市內地形復雜,山巒起伏,江河縱橫,使熱島效應的分布也比較復雜,過去熱島多呈零散分布,但隨著城市建設的不斷發展,熱島效應日趨明顯,熱島的分布也呈現出逐步由零散向連片過渡的趨勢。加之重慶地處長江、嘉陵江和烏江河谷,西部是青藏高原大地形,南靠云貴高原,東面、北面有大巴山和秦嶺為屏障,地形閉塞,氣流不暢,熱量不易與外界交換,特別是在夏季風盛行時,低層偏南氣流沿山地下滑到河谷地帶,容易出現下沉增溫。

重慶市主城區主要位于中梁山和銅鑼山之間,市內山脈的存在對主城氣溫的影響是多方面的。其一,山脈對主城造成遮擋效應,使主城地形較為閉塞,熱量難以擴散;其二,山脈地帶的植被較好,對下墊面的降溫作用明顯;其三,山脈地帶海拔的升高,也對氣溫的降低有一定作用。重慶市的氣溫還受到長江和嘉陵江的影響。河流水體的高熱容性、流動性以及河谷風的存在,對臨江區域城市熱島效應具有明顯的減弱作用。城市水體的存在也使夏季氣溫升高的幅度變得緩和一些。因此,濱江沿岸的氣溫要比遠離河岸的地方低一些。

3 重慶市城市熱島研究面臨的問題

從重慶市城市熱島研究現狀可以看到,雖然有多位研究人員利用氣象資料、遙感資料等資料和遙感反演、統計診斷、數值模擬等方法,從不同的方式和途徑揭示了重慶市城市熱島的特性、分布和主要變化規律。但是由于資料、方法的不同,目前的城市熱島研究還面臨著一些問題,還不能完全適應創建國家生態園林城市的工作需求。主要問題有:

①氣象觀測資料時間長、連續性好,但由于站點稀少,統計分析的熱島空間分布較粗。

②遙感資料反演的城市熱島空間分布較細,但由于遙感資料監測次數有限,無法進行熱島的日變化等時間連續監測分析。

③由于資料和研究方法的不同,分析統計出的熱島強度的口徑不一致,差異也較大。

由于熱島監測資料、方法的差異,以及重慶市內地形復雜,山巒起伏,江河縱橫,熱島效應的分布比較復雜,目前還沒有一個權威的、準確的評價結果,這無法滿足重慶市創建國家生態園林城市的迫切需要。

4 面向國家生態園林城市的城市熱島研究方案

近年來,隨著氣象事業的發展,重慶市及周邊地區興建了許多加密自動氣象站,一方面它加密了觀測點,使觀測的數據空間代表性更好;另一方面,它是不間斷的連續觀測,便于取得連續的觀測數據和利于分析。

因此,利用近年的加密觀測資料、歷史氣候等資料分析和評價城市熱島的年、季節、日變化規律;結合MOD IS、T M等遙感資料,分析和評價城市熱島的精細空間分布情況;使用澳大利亞高分辨率數值模式(TAPM)數值模擬實驗研究山脈、江河、城市布局等對熱島影響規律;并針對山城重慶提出控制和減輕城市熱島的決策建議,為城市園林綠化和城市規劃建設提供參考;為重慶市創建國家生態園林城市提供城市熱島方面的基礎科學數據。圖 1為研究方案的示意圖。

5 結論和建議

圖 1 城市熱島研究方案示意圖

本文分析了重慶市城市熱島研究現狀和面臨的一些問題,總結了城市熱島的基本規律,并提出了面向國家生態園林城市的城市熱島研究方案。其主要結論和建議如下:

①重慶市目前的城市熱島的分析統計口徑不一致,差異也較大。應當根據國家生態園林城市的評價標準有針對性的開展城市熱島研究,得出權威的、準確的城市熱島現狀評價結果。

②重慶市內地形復雜,山巒起伏,江河縱橫,熱島效應的分布也比較復雜。但山脈和江河的存在,對城市熱島的主要作用可能是抑制作用,因此需要通過高分辨率數值模式開展模擬實驗研究,明確其在創建國家生態園林城市中的利、弊作用。

③重慶市的城市規劃和園林綠化防控城市熱島的科學依據還不完善。因此建議根據數值模擬實驗結果,總結基本規律和防控城市熱島的措施,為城市規劃和園林綠化提供參考。

[1] 任啟福 .重慶城市熱島效應[J].重慶環境科學,1992, 14(3):37-41.

[2] 李子華,唐斌,任啟福 .重慶市區冬季熱島和濕島效應的研究[J].地理學報,1993,48(4):358-366.

[3] 何澤能,李永華,陳志軍,等 .重慶市 2006年夏季城市熱島分析[J].熱帶氣象學報,2008,24(5):527-532.

[4] 王艷姣,張培群,董文杰,等 .基于MOD IS數據的重慶市地表熱環境效應研究 [J].環境科學研究,2008,21(3):98 -103.

[5] 易佳,田永中,高陽華,等 .基于 RS的山地城市熱島效應及其與土地覆被變化關系研究 -以重慶市主城區為例[J].云南師范大學學報,2008,28(6):62-69.

[6] 但尚銘,安海鋒,但玻,等 .基于AVHRR和DEM的重慶城市熱島效應分析[J].長江流域資源與環境,2009,18(7):680 -685.

[7] 李成范,劉嵐,周廷剛,等.基于定量遙感技術的重慶市熱島效應[J].長江流域資源與環境,2009,18(1):60-65.

[8] 何澤能,李永華,白瑩瑩 .重慶市 2006年夏季城市熱島模擬研究[J].安徽農業科學,2010,38(5):2464-2465,2495.

S162

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2010-09-10

譙奎(1968-),男,工程師,主要從事綜合管理工作。

1003-6598(2010)增刊 -0151-03