邵陽市城市熱島效應研究

歐陽海燕

(益陽市城市規劃設計院，湖南益陽 413000)

邵陽市城市熱島效應研究

歐陽海燕

(益陽市城市規劃設計院，湖南益陽 413000)

通過對邵陽市區城、郊57個特征點氣溫的測量，運用Arcgis，SPSS等專業軟件對氣溫數據進行了分析，發現邵陽市熱島效應的存在，并進一步作出邵陽市城市熱島效果分布圖、熱島強度圖，據此分析了邵陽市熱島的時空分布特點和局部小氣候特征，探究了熱島的形成機制及其對邵陽市所產生的影響，提出了切實可行的緩解邵陽市城市熱島效應的對策與建議。

城市熱島效應，時空分布，對策

0 引言

自1833年Lake Howard發現倫敦市中心的氣溫比郊區高而提出“城市熱島”的概念以來，城市熱環境問題逐漸受到人們的廣泛關注。此后的1958年Manley便首次提出“城市熱島效應UHI”的概念，指出“城市熱島效應是在不同區域氣候背景下，在人類活動特別是城市化因素影響下形成的一種特殊小氣候，是生態環境失調引起的一種城市中心氣溫比郊區氣溫高的一種現象”［1］。新時代下隨著全球工業化與城市化進程的不斷加快，城市熱島效應已逐步成為一個全球性的問題，受到了各國政府與相關學者的高度重視與廣泛關注［2］。2012年，邵陽市區人口達到67.3萬人，市區城市建設用地面積58 km2。全市公路里程達到20 473 km，民用車擁有量達到47.8萬輛。化石燃料大量消耗，機動車輛劇增，人們的生產活動釋放了大量的人為熱。此外，在1951年—2012年的近60年間，邵陽市區交替出現了4個寒冷期與4個溫暖期，但就整體表現來說，邵陽市的氣候是變暖的，氣溫年較差逐漸遞減，再加上從1998年開始的暖期至今未結束(呂校華.邵陽市區60年冷暖分析)，從而在一定程度上造成和加劇了邵陽市城市熱島效應以及相應環境問題的產生［3］。因而對邵陽市區城市熱島效應的形成與對策的研究就顯得極為重要與緊迫。

1 邵陽市區熱島效應表現

對于城市熱島效應，一般定義為城市溫度高于郊區溫度的現象，其表現在城區與郊區近地面溫度變化上則為:從郊區到城中心溫度逐漸上升，而由城區向郊區延伸時，其溫度又逐漸下降，從而形成城中心溫度高而兩邊郊區低的分布形態［4］。通常具備這種氣溫分布形態的城市氣候我們就可以認為有城市熱島效應存在。

圖1 邵陽市城市熱島剖面圖

從圖1可以得出，邵陽市區是有熱島效應存在的。圖1中顯示城區中心與遠郊氣溫的差值達到將近3℃左右，這反映出邵陽市區的熱島強度(指城區與郊區某時刻氣溫差值的大小)還是很明顯的。

邵陽市區的熱島效應除在城區與郊區有明顯表現外，還表現在整個市區的氣溫分布上。由邵陽市城市熱島效應分布圖可以看出熱島中心位置(溫度最高的分布區域)基本分布在邵陽市紅旗路與東風路附近，溫度在29℃左右，其次便是西湖路與寶慶中路的十字交叉地帶，溫度在28℃以上。

2 熱島的形成機制與產生的影響分析

城市熱島作為城市化最顯著的表征幾乎存在于每個城鎮(Landsberg，1981)，但是每個地方表現又有所不同，從而對其相關形成機理的分析與研究就得結合試驗地的實際情況與特點，做到具體情況具體分析［5］。

針對邵陽市區的特點與性質，其導致熱量平衡變化的因素主要包括以下幾點:

1)氣象氣候因素。

邵陽市所處的地區，在夏季易受到副熱帶高氣壓的控制而以下沉氣流為主，氣壓場較穩定，多靜風天氣。從而使得城郊的反射率差異與長波輻射差異較明顯，而有利于熱島的形成。此外，在邵陽地區從1998年開始的暖期至今未結束，其也在一定程度上加劇了邵陽市城市熱島的形成。

2)城市下墊面性質改變。

據相關統計顯示，邵陽市區目前建成區面積達到58 km2，其綠地面積只占到20%左右。而多以水泥、鋼筋混凝土為主的城區下墊面其導熱率與熱容量都比郊區大，在太陽輻射下，城市吸收的熱量更多，從而促使了城區熱島效應的形成。此外，隨著近幾年邵陽市區城市化進程的不斷加快，如江北新城的規劃建成與邵水河以東地區佘湖山新城的不斷規劃拓展，會直接導致城市中心區的進一步擴大以及帶來更多的人為熱和溫室氣體的排放，從而進一步加快城市熱島效應的形成。此外，邵陽市區在城市功能布局上表現為以資江以南地區為主的城市中心區積聚了大量的商業與居民分布區，如紅旗路、東風路。該區域建筑物多、高并且密集，街區道路縱橫交叉分布，密不通風，從而使得溫室氣體與局域熱量不能快速擴散，進而導致溫度的快速升高。而相比之下的郊區，其綠地、水域等分布廣泛，再加上空氣流通迅速，利于散熱，從而使得其溫度明顯低于城區。

3)人為熱的釋放。

隨著邵陽市城市居民的不斷增加，其生產生活所產生的大量人為熱源對城區的大氣起到了加熱作用，而工業活動集中的地方大量灰塵與氣體的集中排放，促使了城市熱島效應的形成。此外，市區居民高比例的小車擁有量與使用量(如在周六與周日下午，紅旗路段便被私家車堵得水泄不通)也進一步加劇了邵陽市城市熱島效應的形成。

4)其他因素。

主要包括邵陽市所處的地理環境因素。邵陽市東南、西南、西北三面環山，中東部為衡邵丘陵盆地，再加上該地區處于我國季風氣候較明顯的亞熱帶季風區，且四周遠離湖泊海洋，因而這些因素條件在一定程度上也促進了邵陽市熱島效應的形成與發展。

城市熱島效應作為一種城市氣候現象，其主要通過產生的熱島環流以及對相應大氣環境的改變而影響人類生活環境。

通常我們所說的熱島環流是指城區空氣上升后在上空向郊區四周擴散，進而在郊區受冷下降沉積，然后又輻合回流城區的大氣環流現象。而這一過程也直接導致從郊區吹向城區的城市風系的形成，從表1中可看出這一現象。

表1 邵陽市區南部的幾個測點風速與風向(2013年10月11日17:00)

而這一結果也直接導致了城區的廢棄灰塵等污染物不能向周圍地區擴散稀釋，進而加重了城區環境的污染。此外，熱島環流還會導致相應城區與郊區上空逆溫層的出現，即城區上升氣流不是在釋放熱量而是逐漸升溫，其一般多發生在日落之后。而正因為逆溫層的存在使得城區上空空氣上下流動受到抑制，從而阻擋了鄉村風的進入而使得城區溫度越加增高。而這一增溫對于冬季居民生活還是很有利的，其具體表現在城區出現露、霜的機會要比郊區小，氣候要溫暖舒適些。但對于炎熱的夏季，其直接會導致高溫酷熱程度的加強，進而增加為緩解高溫而花費的大量能源，如電力等(見圖2)。

圖2 邵陽市區居民用電量（2006年—2010年）

從圖2中我們可以看出，邵陽市區居民用電量在近幾年是持續增加，而這在一定程度上是因為城市熱島效應的存在而引起的。

3 緩解邵陽市區城市熱島的對策

3.1 對城市進行科學合理的規劃

樹立生態低碳城市理念，結合城市自身特色，處理好城市與自然環境的關系，運用合理的城市結構模式進行城市整體布局，提升城市生態系統的自我調節和修復的能力，具體包括:

1)建筑物的布置應充分考慮城市的主導風向的影響，并考慮建筑群通風設計，合理規劃設計城市高層建筑，控制城市開發強度;例如位于邵陽市區西南部的寶慶電廠，處在城市主導風向的下風向，避免了火電廠的高溫氣體對城區的影響。

2)科學合理進行城市功能區布局。邵陽市區整體地形平坦，對于工廠區要布局在遠離城區居住區區域，盡量布局在城市盛行風向的下風向，而城市居民生活區應布置在城市景觀資源比較好的區域。

3)對城市內高能耗污染重的工業企業進行關閉或遷移，優化提升城市產業結構，城市建筑材料的選取應盡量使用生態、環保的材料。

3.2 合理增加城市水域面積，有效調節局部小氣候

水體與陸地相比具有較好的導熱率和熱容量，水體的貯熱能力較強，升降溫緩和，能有效調節局部小氣候。邵陽市區的邵水河和資江穿城而過，在充分保護天然水域的前提下，規劃結合現狀地形可適當增加水域面積，利用山塘、水溪、湖泊等水體，調節城市氣溫，減輕城市熱島效應。運用海綿城市理念和建設手法，使雨水盡可能多的滲入地下，促進空氣溫度降低，緩解城市熱島效應［6］。

3.3 增加城區綠化覆蓋率

綠地是城市的肺，具有涵養水源、調節氣候的功能，城市綠地占城市建設用地的比例高低決定了城市環境品質的好壞，綠化植被覆蓋率高能有效緩解城市熱島效應［7］，這一點我們從城南公園的調查中可以總結出來。而在城市中我們可以通過綠廊建設、屋頂綠化、墻面立體綠化、城市公園建設等措施來實現。對于邵陽市而言，屋頂綠化，墻面立體綠化很少采用，以后應加大這方面的投入，并對交通線兩旁的綠廊進行重點保護。

3.4 改善交通，增加公共交通，提倡綠色出行

提倡公共交通，控制私人小汽車數量，邵陽市近年來經濟發展迅速，城市私家車也越來越多，在2013年已達到近60萬輛，而近年來城市交通擁堵也是造成城市“變熱”的原因之一。20世紀90年代邵陽把公共交通變賣給揚子巴士公司，公共交通的投入一直很少，對此應該進行協調。另外，應該大力提倡綠色出行，這一點可以向省內城市株洲學習，大力發展電力公交和自行車租借系統。

3.5 改善能源結構，降低熱排放量

合理確定城市人口規模，控制城市建設用地無序蔓延，改善能源結構，大力推廣清潔能源，工業區采取集中供熱，居民生活區減少燃煤，集中供氣，減少人為熱排放，初步降低城市小熱源，同時大力發展風能、太陽能、水能等可再生能源，保護好城市生態環境，有效緩解城市熱島效應［8］。

3.6 提高環保意識

加大宣傳力度，增強市民環保節能意識，從小事做起，從生活的點點滴滴做起，只有讓每個邵陽市民都行動起來，這樣才能實現邵陽的綠色健康可持續發展。

［1］ 何 萍，李宏波.楚雄市城市氣候特征分析［J］.地理學報，2003，58(5):712-720.

［2］ 周淑貞，張 超.上海城市熱島效應［J］.地理學報，1982，37 (4):372-381.

［3］ 張景哲，劉繼韓.北京城市熱島的幾種類型［J］.地理學報，1984，39(4):428-435.

［4］ 彭少麟，周 凱.城市熱島效應研究進展［J］.生態環境，2005，14(4):574-579.

［5］ 謝苗苗，王仰麟.城市地表溫度熱島影響因素研究進展［J］.地理科學進展，2011，30(1):35-40.

［6］ 楊 萍，劉偉東.城市熱島效應的研究進展［J］.氣象科技進展，2012，2(1):25-29.

［7］ 劉宇鵬，楊 波.基于遙感的長沙市城市熱島效應時空分析［J］.遙感信息，2011(6):73-78.

［8］ 李國棟.蘭州城市氣候效應的時空特征及形成機制研究［D］.蘭州:蘭州大學，2009.

Research on the effect of heat island in urban area in Shaoyang city

Ouyang Haiyan

(Yiyang Urban Planning and Design Institute，Yiyang 413000，China)

Bymeasuring the temperature of the downtown and suburb in Shaoyang city in 57 feature points and using Arcgis，SPSSsoftware to analyze the temperature data，it’s found that the effectof heat island exists in Shaoyang city.And wemade the further layout drawing and heat island intensitymap about the urban heat island effecton Shaoyang city.On the basis of these data，we analyzed the characteristics of spatial and temporal distribution in the heat island and the local climate of Shaoyang city，to explore the formationmechanism of heat island and its influence on Shaoyang city，and put forward feasible countermeasures and suggestions of relieving Shaoyang city’s heat island effect.

effect of heat island in urban area，spatial and temporal distribution，countermeasures

P461

A

1009-6825(2015)29-0014-03

2015-08-07

歐陽海燕(1983-)，女，工程師