武漢市城市熱島效應(yīng)影響的研究

洪 旭/湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院

武漢市城市熱島效應(yīng)影響的研究

洪 旭/湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院

【摘 要】本文利用武漢市氣象站及其周邊4個(gè)縣氣象站1990—2010年的氣象數(shù)據(jù)資料，計(jì)算了20年及其分時(shí)段的季節(jié)和年平均氣溫、平均最高和平均最低氣溫傾向率，城市熱島強(qiáng)度及其貢獻(xiàn)率。

【關(guān)鍵詞】城市熱島效應(yīng)；變化規(guī)律；分析

1.城市熱島效應(yīng)

城市熱島效應(yīng)，是指城市白天吸收儲(chǔ)存熱能比郊區(qū)多，而夜晚城市降溫比郊區(qū)緩慢，導(dǎo)致高溫的城區(qū)處于低溫的郊區(qū)包圍之中。有數(shù)據(jù)顯示，武漢市中心城區(qū)平均氣溫比遠(yuǎn)城區(qū)高出1.8℃～2.2℃，在夏季溫差更大[1]。

2.研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來(lái)源

研究區(qū)域位于城市的西北部，黃陂、新洲、江夏、蔡甸等4個(gè)郊區(qū)氣象站分布在城市周?chē)x城區(qū)大約為50km。對(duì)武漢市氣象站（簡(jiǎn)稱(chēng)城區(qū)）、郊區(qū)代表站（簡(jiǎn)稱(chēng)郊區(qū)）的1990-2010的平均氣溫、最高和最低氣溫3種序列進(jìn)行t檢驗(yàn)無(wú)超出顯著水平0.01的不連續(xù)點(diǎn)（表1,2）。

比較武漢市城區(qū)和郊區(qū)1990-2000年間及前后20年不同時(shí)段三種氣溫序列的變化趨勢(shì)（傾向率，℃/10年）、城市熱島強(qiáng)度傾向率及熱島貢獻(xiàn)率，并分析其非對(duì)稱(chēng)性變化[2,3]，定義：熱島強(qiáng)度傾向率（℃/10年）＝城區(qū)氣溫傾向率－郊區(qū)氣溫傾向率；熱島貢獻(xiàn)率（%）＝熱島強(qiáng)度傾向率／城區(qū)氣溫傾向率。

2.1 氣溫的年度和四季變化規(guī)律

查閱下表1，給出了武漢市年平均最高氣溫、年平均氣溫和年平均最低氣溫的變化曲線（圖1）。

(1)10年來(lái)，武漢城郊的年平均、最高和最低氣溫等6個(gè)序列大體上均呈上升趨勢(shì)，最低氣溫〉平均氣溫〉最高氣溫。城區(qū)年平均、最低和最高氣溫傾向率分別為0.951℃/10年，1.464℃/10年，0.616℃/10年，郊區(qū)則相應(yīng)為0.154℃/10年，0.203℃/10年，0.322℃/10年，城區(qū)最低氣溫的增溫最顯著，最高氣溫的增溫最少，氣溫非對(duì)稱(chēng)性變化較明顯。

(2)無(wú)論城區(qū)或郊區(qū)，增溫主要發(fā)生在后10年，前10年以降溫為主。

(3)在四季中，增溫的速率順序?yàn)槎荆敬杭荆厩锛荆鞠募荆渲卸竞痛杭镜脑鰷厮俾氏喈?dāng)，夏季平均最高氣溫為下降趨勢(shì)。冬半年增溫明顯，夏半年增溫幅度最小或不明顯。

圖1 武漢市城區(qū)年平均最高氣溫（上）、年平均氣溫（中）、年平均最低氣溫（下）變化曲線

2.2熱島強(qiáng)度的變化規(guī)律

由表3可計(jì)算出武漢市城區(qū)相對(duì)于郊區(qū)的熱島強(qiáng)度傾向率、熱島貢獻(xiàn)率表4，據(jù)此可判斷城市熱島效應(yīng)對(duì)增溫的貢獻(xiàn)[4,5,6]。通過(guò)分析可以看出，

(1)年平均、最低和最高氣溫表示的城市熱島強(qiáng)度的傾向率分別為0.797℃/10年、1.261℃/10年、0.294℃/10年，熱島效應(yīng)對(duì)城區(qū)增溫的貢獻(xiàn)率分別達(dá)到83.8%、86.2%和47.7%。

(2)同一項(xiàng)氣溫，熱島強(qiáng)度傾向率的季節(jié)差異明顯，冬季城市熱島增溫效應(yīng)最顯著，春秋次之，夏季最弱，且多為降溫，即冷島效應(yīng)。

(3)對(duì)同一季節(jié)，最低氣溫表示的城市熱島增溫效應(yīng)最大，最高氣溫表示的城市熱島傾向率最小，平均氣溫居中，非對(duì)稱(chēng)性明顯。

表1 單個(gè)樣本統(tǒng)計(jì)量

表2 單樣本檢驗(yàn)

表3 武漢市城區(qū)和郊區(qū)氣溫傾向率（單位：℃/10年）

表4 武漢市城市熱島強(qiáng)度傾向率（A/℃/10年）和熱島貢獻(xiàn)率（B/%）

3 .結(jié)果與討論

武漢市熱島效應(yīng)非對(duì)稱(chēng)性溫度變化加劇的事實(shí)，證明了城市熱島效應(yīng)的主要影響是造成溫度序列呈整體上升趨勢(shì)。武漢地區(qū)熱場(chǎng)的分布具有明顯的規(guī)律性，區(qū)域平均溫度的分布由高到低為：舊型工業(yè)區(qū)、新型工業(yè)區(qū)、老城區(qū)、新城區(qū)和郊區(qū)。城市地面結(jié)構(gòu)對(duì)于區(qū)域溫度也有直接的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]張穗.武漢市城區(qū)冬季熱場(chǎng)分布與熱島效應(yīng)的初步研究[D].北京:中國(guó)科學(xué)院研究生院,2003.

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