近50年沈陽城鄉氣溫變化及熱島效應研究

原陽縣氣象局 陳雅軒

一、引言

城鄉氣溫變化特征因城市規模、人口密度、工業發展水平等因素而異。在城鄉氣溫變化特征的研究中，可分為日、季、年代等時間分布特征[1]。自2009年以來，利用中國氣象局密自動站的氣象數據進行城市熱島效應的研究也見報道[2]。

李慶祥等選取195-2004年中國東部地區9個大城市和較近距離的9個小城市，對描述熱島效應的熱島強度指標進行了研究，并提出一種基于氣溫日較差的新的熱島強度指標，結果表明，1980年以后，無論大、小城市，城市化的熱島影響均有所加強[3]。

李文莉等研究蘭州站和相鄰的榆中站兩地氣候變化特征后發現，蘭州進入1980年以后氣溫明顯上升，而榆中站氣溫上升幅度不明顯[4]；白虎志等利用蘭州及臨近兩個鄉村站研究了蘭州城市熱島效應特征和季節差異，結果表明近40多年來，蘭州城市熱島效應一直呈增強趨勢且在冬季尤為顯著[5]。

在我國城市氣候研究中，城鄉氣溫差是研究最多的內容。尤其是近50年以來，眾多因素都使得我國城鄉氣溫變化的差距越來越大。在這個背景下，農業活動和人類生活都在發生著變化。目前不論是時間還是空間上都還沒有針對東北地區進行城鄉氣溫變化特征的研究，而沈陽又是東北地區城市化進程最快、重工業發展最雄厚，經濟和人類活動最頻繁的城市之一，只有對沈陽近50年城鄉氣溫變化特征進行分析，才能更好地為城市精細天氣預報以及更好地研究城鄉氣溫變化特征和合理規劃城市布局提供科學依據。

二、資料與方法

根據距沈陽站的距離、建站時間、站點位置，確定以昌圖站、開原站代表郊區氣象站，從城鄉氣溫差值、城鄉氣溫年際變化、城市熱島強度指標的季節性特點以及基于氣溫日較差的城市熱島強度指標四個方面進行對比分析。

三、沈陽50年城鄉氣溫變化及熱島效應狀況

（一）城鄉氣溫差值分析

為了清楚地說明50年來沈陽城市建設、工業發展、人口增加對氣溫的影響，分析沈陽和昌圖兩地氣溫差的年代變化，發現兩地的年平均氣溫差值呈階段性逐年上升的趨勢。

如圖1可看出，沈陽的熱島效應強度具有階段性。至1989年沈陽站遷址前，城鄉氣溫差平均達到0.615℃，而后減弱。在1960-1989、1996-2004這兩階段有明顯城市熱島效應，2006年沈陽遷址后，熱島效應再次減弱。說明城市化對沈陽氣溫變化的階段性影響是顯著的。1960-1976年，沈陽城市發展剛剛起步，所以城市化對氣溫的影響還不明顯，其與鄉村站的氣溫差值不大。從1977年開始，沈陽的城市規模開始擴大，人口急劇增多，城市化對沈陽的影響日趨顯著，說明沈陽市區的顯著增溫與城市發展、人為熱源的增加有一定關系。

圖1 沈陽昌圖年平均氣溫差圖

（二）城、鄉氣溫年際變化分析

如表1，1960-1990年，沈陽與其30年平均溫度（1981-2010年，下同）相比氣溫偏低，偏低幅度在0.1-0.7℃之間。1990年代以后氣溫明顯偏高0.1-0.9℃。冬季最低氣溫從1960年的-24.4℃上升到2000年的-26.8℃，再到2010年后的-24℃，升高了0.4℃，相應的日較差減小了3.9℃。昌圖站1990年及2000年與其30年相比略偏暖，但偏暖幅度不大，在0.2-0.3℃之間，1960-1980年氣溫均偏低，偏低幅度為0.6-0.7℃。說明城市發展對沈陽溫度的影響是顯著的，特別是從2000年以來的這十幾年，沈陽的平均溫度上升趨勢更顯著。但利用以上沈陽與鄉村的氣溫年際變化進行比較，發現沈陽年平均氣溫的基數比鄉村大，但增溫率小，即鄉村氣溫變暖的趨勢比城市大，因此產生了負的傳統熱島強度指標，說明小城市本身氣溫的增暖也在加快。

表1 沈陽與昌圖和開原地區氣溫年代際變化特征(單位:℃)

（三）冬季城市熱島強度分析

由表2，沈陽四季城市熱島強度以冬季最強（0.91℃），夏季最弱（0.41℃），也說明氣候變暖主要表現在冬季升溫，這可能與沈陽冬季取暖產生大量的人為熱有關。

表2 沈陽四季城市熱島強度(單位:℃)

而對沈陽與昌圖、沈陽與開原做出多項對比值（如下表3）分析發現，不同條件下表示熱島強度的幾種指標差別很大，有的甚至為負值，說明沈陽與鄉村站相比氣溫變化趨勢小。

表3 城、鄉冬季最高、最低和平均氣溫直線趨勢和傳統熱島強度指標℃/(10a)

四、結論與討論

（一）結論

（1）沈陽熱島效應具有階段性，1960—1989、1992—2008階段效應明顯。（1982年、1996年，是沈陽兩次重要的總統規劃建設時期）。

（2）城市熱島效應并不總使城市變暖趨勢明顯強于鄉村。

（3）沈陽衛星城市效應使周邊小城市發展較快。

（二）討論

沈陽城鄉氣候變化的特征可能與沈陽的地理位置所造成的冬季取暖產生大量人為熱的原因有關，由此可猜想，東北地區與南方地區熱島效應季節特點差別很大，今后也應加強針對不同地區的研究，以期為減緩城鄉溫度差提供更加合理有效措施。

相關鏈接

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由于城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊區的土壤、植被具有更大的吸熱率和更小的比熱容，使得城市地區升溫較快，并向四周和大氣中大量輻射，造成了同一時間城區氣溫普遍高于周圍的郊區氣溫，高溫的城區處于低溫的郊區包圍之中，如同汪洋大海中的島嶼，人們把這種現象稱之為城市熱島效應。