不同天氣條件下沈陽城市熱島特征分析

趙鐘博

摘要：結合沈陽氣象站近些年記錄的氣象資料，分析沈陽城市熱島效應與不同天氣的關系。研究結果顯示，無論天氣條件如何，其在08時熱島效應表現最弱，而在其他天氣條件下20時熱島效應表現最強，同時14時最弱；且熱島效應在白天強度均低于夜間。同時，沈陽熱島效應在晴朗無風條件下白天與夜間相差最大，達到0.73℃。

關鍵詞：天氣條件；沈陽城市；熱島效應

一、 城市熱島效應概述

城市熱島效應（UHI effect）主要是由于市區存在大量人工發熱設施，建筑物與道路比較密集，同時隨著人口的快速增加，導致市區綠地面積急劇減少等因素，直接造成市區存在大量高蓄熱物體，使城市市區溫度高于郊區溫度，發生城市“高溫化”現象。在觀察城市周邊溫度地圖，可以看出郊區溫度變化范圍比較小，而城市溫度處于較高溫度區間，比較形象就好像城市在周圍凸起一部分，這就是城市熱島效應。影響城市熱島效應的因素很多，如市區人口規模、供熱設備及空氣質量等。目前統計城市熱島效應強度的方法主要利用記錄市區溫度與郊區溫度的溫差來說明城市受到的熱島效應的強度大小，下文有關沈陽城市熱島效應強度采用此方式。

二、沈陽城市在晴朗無風的天氣條件下熱島特征分析

根據統計沈陽城市天氣條件發現，在晴朗無風天氣條件時，其城市熱島效應強度在14時達到最弱，在20時達到最強。且白天的熱島效應強度低于夜間，熱島效應造成的溫度差達到0.73℃，是所有觀測的天氣中熱島效應造成的溫度差值最高的天氣，這個結果說明城市熱島效應極易在晴朗無風的天氣條件下形成。分析可知，在晴朗無風的天氣情況下，由于白天太陽輻射，郊區與市區吸收的熱量大致相同，導致熱島效應不明顯；而在夜間，市區的綠色程度較低，硬化面積過大，造成郊區的下墊面導熱率與熱容量低于市區，使市區具有較高的蓄熱能力，因此在夜間，市區的溫度下降速度就會低于郊區溫度下降的速度。另外，沈陽市區中大量建筑物在白天可以吸收大量熱量，這也影響市區溫度下降的速度。以上因素都促使了沈陽市區與郊區在夜間具有較大的溫差，使得其具有較大的熱島效應。表1為在不同季節晴朗無風的天氣熱島效應強度狀態。從中可以看出，冬季的熱島效應最強，這主要是由于沈陽市區在冬季取暖產生大量的熱量，同時釋放大量廢氣，而且市區空間相對密閉，熱量不容散失，造成市區溫度高于郊區溫度。

三、沈陽城市在下雨的天氣條件下熱島特征分析

在下雨天氣條件下，沈陽城市熱島效應強度在14時達到最弱，在20時達到最強，而且數據統計表明小雨、中雨、大雨與暴雨的熱島效應表現規律一致，推測表明可能熱島效應與降水量有關，因為沈陽市區每次下雨的降水量都差不多。結合沈陽城市降水量具體數據分析，其熱島效應的強度確實受到雨水的分布、持續時間以及降水量等因素的影響，而且沈陽城市熱島效應強度隨著降水量的減小而減弱。具體原因可能是由于水的比熱容比較大，較大的降水量會吸收較多的熱量，同時下雨時，其云彩會直接遮擋太陽對地面的熱量輻射，這同樣會影響市區與郊區，因此使得沈陽市區熱島強度表現比較低。如表2所示：

四、沈陽城市在霧的天氣條件下熱島特征分析

根據沈陽氣象資料可知，其出現濃霧天氣的樣本占起霧天氣的樣本的比例較低，因此分析時，將兩者統一進行分析。在有霧天氣條件下，沈陽城市熱島效應強度在08時表現的最弱，在20時表現的最強，而且數據顯示熱島效應的強度和霧的出現與消散時間長度相關。根據不同霧的種類特征可知，沈陽地區起霧屬于輻射霧。在有霧的天氣條件下，直接會影響太陽對市區與郊區的輻射作用，降低了市區與郊區的地面溫度，因此使市區與郊區之間的溫差減小，從而減弱了市區的熱島效應強度。隨著霧的強度的增加，市區熱島效應強度逐漸降低，這顯示霧會明顯較弱市區的熱島效應。分析可知，因為霧可以極大地遮擋太陽對于地面的輻射作用，這時僅有散射輻射起作用，這就使得市區與郊區之間的溫差減小，降低市區熱島效應的強度。

五、沈陽城市在不同風速的天氣條件下熱島特征分析

結合沈陽城市不同風速天氣條件下的相關數據分析，而且沈陽地區六級以上風速天氣天數占整個樣本的比例很低，可以忽略。研究結果顯示，在不同風速條件下，沈陽城市熱島效應強度在14時表現最弱，同時在20時表現最強；而且城市熱島效應強度隨著風速的減弱而減弱，這就說明城市熱島效應強度與風速有關。分析可知，在較強風速作用下，會直接引起空氣層結的不穩定，使空氣在水平與垂直方向具有較強的混合作用，這就會使市區的熱量被地面風吹走，可以起到減弱城市熱島效應的作用。另外在不同風速情況下，白天的熱島效應強度均低于夜間。表3為不同風速下熱島效應強度。

總結

通過以上內容表明，不同天氣條件下沈陽城市熱島效應強度有所不同，同時由于現在城市的氣象觀測點較小，不能全面地了解不同天氣條件對于市區熱島效應的影響，使得此項研究具有一定的局限性。所以，要結合沈陽市區的實際情況，科學合理增加氣象觀測點的設置，對市區不同方向與不同位置的城市熱島效應進行精確地了解，這樣就可以幫助預測更精確地市區天氣預報，同時合理規劃城市布局，打造市區通風路線，防止霧霾的形成具有重要意義。

參考文獻：

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