武汉市城市热岛效应影响的研究

2016-05-06 05:23湖北工程学院新技术学院
大陆桥视野 2016年4期
关键词:变化规律分析

洪 旭/湖北工程学院新技术学院

武汉市城市热岛效应影响的研究

洪 旭/湖北工程学院新技术学院

【摘 要】本文利用武汉市气象站及其周边4个县气象站1990—2010年的气象数据资料,计算了20年及其分时段的季节和年平均气温、平均最高和平均最低气温倾向率,城市热岛强度及其贡献率。

【关键词】城市热岛效应;变化规律;分析

1.城市热岛效应

城市热岛效应,是指城市白天吸收储存热能比郊区多,而夜晚城市降温比郊区缓慢,导致高温的城区处于低温的郊区包围之中。有数据显示,武汉市中心城区平均气温比远城区高出1.8℃~2.2℃,在夏季温差更大[1]。

2.研究区域和数据来源

研究区域位于城市的西北部,黄陂、新洲、江夏、蔡甸等4个郊区气象站分布在城市周围,离城区大约为50km。对武汉市气象站(简称城区)、郊区代表站(简称郊区)的1990-2010的平均气温、最高和最低气温3种序列进行t检验无超出显著水平0.01的不连续点(表1,2)。

比较武汉市城区和郊区1990-2000年间及前后20年不同时段三种气温序列的变化趋势(倾向率,℃/10年)、城市热岛强度倾向率及热岛贡献率,并分析其非对称性变化[2,3],定义:热岛强度倾向率(℃/10年)=城区气温倾向率-郊区气温倾向率;热岛贡献率(%)=热岛强度倾向率/城区气温倾向率。

2.1 气温的年度和四季变化规律

查阅下表1,给出了武汉市年平均最高气温、年平均气温和年平均最低气温的变化曲线(图1)。

(1)10年来,武汉城郊的年平均、最高和最低气温等6个序列大体上均呈上升趋势,最低气温〉平均气温〉最高气温。城区年平均、最低和最高气温倾向率分别为0.951℃/10年,1.464℃/10年,0.616℃/10年,郊区则相应为0.154℃/10年,0.203℃/10年,0.322℃/10年,城区最低气温的增温最显著,最高气温的增温最少,气温非对称性变化较明显。

(2)无论城区或郊区,增温主要发生在后10年,前10年以降温为主。

(3)在四季中,增温的速率顺序为冬季>春季>秋季>夏季,其中冬季和春季的增温速率相当,夏季平均最高气温为下降趋势。冬半年增温明显,夏半年增温幅度最小或不明显。

图1 武汉市城区年平均最高气温(上)、年平均气温(中)、年平均最低气温(下)变化曲线

2.2热岛强度的变化规律

由表3可计算出武汉市城区相对于郊区的热岛强度倾向率、热岛贡献率表4,据此可判断城市热岛效应对增温的贡献[4,5,6]。通过分析可以看出,

(1)年平均、最低和最高气温表示的城市热岛强度的倾向率分别为0.797℃/10年、1.261℃/10年、0.294℃/10年,热岛效应对城区增温的贡献率分别达到83.8%、86.2%和47.7%。

(2)同一项气温,热岛强度倾向率的季节差异明显,冬季城市热岛增温效应最显著,春秋次之,夏季最弱,且多为降温,即冷岛效应。

(3)对同一季节,最低气温表示的城市热岛增温效应最大,最高气温表示的城市热岛倾向率最小,平均气温居中,非对称性明显。

表1 单个样本统计量

表2 单样本检验

表3 武汉市城区和郊区气温倾向率(单位:℃/10年)

表4 武汉市城市热岛强度倾向率(A/℃/10年)和热岛贡献率(B/%)

3 .结果与讨论

武汉市热岛效应非对称性温度变化加剧的事实,证明了城市热岛效应的主要影响是造成温度序列呈整体上升趋势。武汉地区热场的分布具有明显的规律性,区域平均温度的分布由高到低为:旧型工业区、新型工业区、老城区、新城区和郊区。城市地面结构对于区域温度也有直接的影响。

参考文献:

[1]张穗.武汉市城区冬季热场分布与热岛效应的初步研究[D].北京:中国科学院研究生院,2003.

[2]张春霞.绿地对改善武汉市城区“热岛效应”的研究与分析[J].武汉建设,2007,8(3): 16-17.

[3]徐祥德,汤绪.城市化环境气象学引论[M].北京:气象出版社,2002:62-77.

[4]孔繁花,尹海伟,刘金勇,等.城市绿地降温效应研究进展与展望[J].自然资源学报,2013,18.(01):171-182.

[5]薛文泽,徐丽华.城市土地利用类型及格局的热环境效应研究[J].地理科学,2005,27(03): 243-248.

[6]周东颖,张丽娟,张利,等.城市景观公园对城市热岛调控效应分析[J].地域研究与开发,2001,30(03):73-78.

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