西安城市热岛效应及气象因素分析_刘转年

第22卷　第2期2008年2月干　旱　区　资　源　与　环　境

JournalofAridLandResourcesandEnvironment

Vol.22　No.2

Feb.2008

文章编号:1003-7578(2008)02-087-04

西安城市热岛效应及气象因素分析

刘转年,阴秀菊

1

2

(西安科技大学地质与环境工程系,710054;陕西省气象台,710014)

3

　　提　要:根据西安市区和郊区7个站点18年的气候资料,年、季、月的变化特征。1985～2003年,势。市区和郊区年平均温差为0.485℃,20020℃,最小,仅为0.2℃。,分析了,:>日照时数>降雨量>风速。

关键词:西安;:A

。城市热岛强度以城市气温与郊区同期气

温的差值来表示。城市热岛效应与城市化进程、城区面积、人口密度、工业发展、交通运输以及城市的几何形状、自然地理环境、人类活动方式等有着密切关系。近几年来,对城市热岛效应的研究引起人们重视。白虎志等

[1]

对兰州城市热岛效应研究表明:兰州城市热岛效应一直呈增强趋势,在冬季尤为显著。城市发

[2]

展导致热岛效应增强,而部分气象要素的年代际异常加剧了热岛效应。严平等随人口增长而逐年增强,1998年最高值达5.9℃。刘学锋等

[3]

通过对合肥城市热岛效

应的研究发现,合肥全年存在热岛效应,热岛强度年变化表现为6、7月份最强,12、1月份最弱。热岛强度

对石家庄地区的气温变化状况和城市热岛

效应特征分析结果表明:石家庄城市热岛效应明显,40年里热岛强度平均为0.59℃;平均增温率为0.0066℃/a。20世纪80年代以后,热岛强度增加趋势明显,1981～2000年热岛强度平均值较1961～1980年

平均值升高了0.10℃。凌颖等

[4]

研究表明:南宁市城市热岛效应有逐年增强的趋势,秋季的热岛效应最

[5]

强,热岛效应的日变化较明显,城市热岛效应的空间分布与不同下垫面环境密切相关。束炯等大热岛强度可达7.37℃。张穗等学椿等

[7]

[6]

研究了上

海市城市热岛的变化特征,结果表明:上海全年出现热岛的概率为85.13%,大多数热岛强度为2～3℃,最

对武汉城区热岛效应的遥感研究结果表明: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>郊区。林

研究北京地区的大尺度气温变化及其热岛效应结果表明:北京地区近40年的增温率为0.25℃/

[8]

10年。1960～2000年北京城市热岛平均强度接近1℃,近40年热岛强度的增温率为0.31℃/10年。Alex2anderVelazquez-Lozada等

通过对波多黎各首府圣胡安的城市和乡村的气候分析表明其热岛效应的存

[9]

在,在最后40年间,城乡气温差以0.06℃/年的速度上升,2050年温差可达8℃。ErnestoJauregui对墨西哥城的热岛效应研究表明,夜间发生热岛的频率高于白天。夜间最大热岛强度可达7.8℃。中午和下午/夜晚的热岛强度分别为3～5℃和4～5℃。

热岛引起地表温度的提高,必将强烈地影响着城市生态系统的物流、能流,改变城市生态系统结构和功能,产生一系列生态环境效应,影响着城市气候、城市水文、城市土壤理化性质、城市大气环境、城市生物习性、城市物质循环、城市能量代谢以及城市居民健康等

[10]

。本文根据西安市市区和六个郊区1985～2003年各地

面自动观测站的观测资料,研究西安城市热岛效应的年、季、月的时间变化特征,并采用灰色关联度分析法分析形成热岛效应的主要气象因子,提出相应防治对策,为西安经济保持快速稳定发展提供理论支持。

3收稿日期:2006-12-04。

作者简介:刘转年(1968-),男,副教授、博士,陕西富平人,从事环境污染治理和生态环境恢复方面的研究和教学工作。

E-mail:[email protected]

・88・干　旱　区　资　源　与　环　境第22卷

1研究方法

西安市位于东经107°40′～109°49′和北纬33°39′～34°45′之间,北临渭河,南依秦岭,东西最长为

2

204km,南北最宽为116km,总面积9983km。现辖十三个区县。西安海拔高度400m左右,属温带大陆性气候,年平均气温13.0℃,年平均降雨量604.2mm,平均日照1976.6小时。

本文根据西安市市区和六个郊区(户县、长安、临潼、周至、蓝田、高陵)1985～2003年18年间各地面自动观测站的气象观测资料,市区站代表市区,郊区六县区平均值为郊区值。气象资料包括气温、降雨量、日照时数、相对湿度、风速等。

2

2.1

结果与讨论

西安气温年变化特征

西安市区和郊区1985～2003的年平均气温变化(图1),度有一定的波动,但呈现出总体增加的趋势,,市区和郊区的年平均气温明显增加,2002年年平均气温最高5℃,.℃。西安市区和郊区的年平均温度差(图2)。由图可以看出,)随时间推移而呈现增大的趋势。说明西安城市180.485℃,2002年市区与郊区的年平均温差最大为0.983℃,

,仅为0.2℃。而1994～2003年城郊年平均温差则增至0.617℃。

图1西安市区和郊区年平均气温变化

Fig.1Changesofannualmeantemperature

betweencityandsuburb

图2西安市区和郊区年平均气温差变化

Fig.2Changesofannualmeantemperature

differencesbetweencityandsuburb

2.2西安市城郊气温的季变化特征

西安市区和郊区1985～2003年间季平均气温变化

(图3)。图3表明18年间西安市区的季平均气温均高于郊区,说明西安市每个季节均存在热岛效应。由图可知,市区与郊区季平均温差春季最大,为0.67℃;冬季次之,为0.499℃;秋季最小,为0.256℃,而夏季为0.38℃。也就是说西安城市热岛效应春季最强,秋季最弱。主要原因是春季多晴朗天气,白天太阳直接辐射强,日照时数多,城市下垫面吸收和贮存的热量多,从而使市区与郊区下垫面的储热量和下垫面向大气长波辐射量的差异更加明显,城市热岛效应加强。2.3

图3西安市区和郊区季平均气温变化

Fig.3Changesofseasonalmeantemperature

betweencityandsuburb

西安城郊气温的月变化特征

西安市区与郊区月平均气温变化(图4)。图4表明,西安市区和郊区月平均温度的变化趋势基本一

致。市区月平均气温高于郊区,说明城市热岛效应全年存在。从月变化看,市区与郊区温度在7月份最高,分别为27.3℃和26.9℃。图5为西安市区和郊区月平均温度差。由图可以看出,市区和郊区月平均温差最大的是4月份,达到7.33℃,其次是五月份,为7.21℃,也就是说西安城市热岛效应4月份最强,5月份次之,这与前面的分析结果基本一致。由图还可以看出,2、3、4、5月份市区和郊区的月平均温差高于

第2期刘转年等　西安城市热岛效应及气象因素分析・89・

平均温差,其它月份均低于月平均温差

。

图4西安市区和郊区月平均气温变化

Fig.4Changesofmonthlymeantemperaturebetweencityandsuburb

图55temperature

cityandsuburb

2.4西安城市热岛关联度分析

1985-2003相关气象因子数据

Tab.1TheoriginaldatasofmeteorologicfactorsofXi’anfrom1985to2003湿度

()[***********][***********]69

度,,即变化大小n

(k)。iΣζ

nk=1i

将灰色关联度按大小进行排序,若灰色关联序为γ1

γ>γ2>…>m-1,则表明X1对X0的影响最大,X2次之,依次类推。

目前公认城市化是造成城市热岛效应加强的决定因素,但若干相关气象要素的变化加剧了热岛效应,这说明,仅利用社会、经济、人口或城区面积等非气象因子来

[1]

表征城市热岛效应的变化是不全面的。本文针对西安城市热岛强度和四种气象影响因子,设热岛强度为参考数列,其余四项为比较数列,通过计算,比较数列与参考数列的关联度,分析影响西安城市热岛效应的主要气象因子结果(表1)。由表可以看出,气象影响因子对热岛影响顺序为:相对湿度>日照时数>降雨量>风速(表2)。城市的相对湿度对城市热岛影响最大。

年份

[***********][***********][***********][***********]2003

日照时数

()1523.81722.81869.61453.41302.71795.91230.8943.21362.81668.11703.41447.81412.71585.81376.91091.91378.71942.41657.2

风速

-11.41.51.71.51.61.21.31.51.42.12.01.91.91.71.51.10.90.80.9

降雨量

()491.2402.8608.6658.3626.5458.5612.9539.4440.7531.1312.2713.4362.0600.5589.5539.0405.9406.4883.2

4结论

(1)西安城市热岛效应存在随时间推移呈现增大的

表2西安城市热岛强度与影响因子之间的关联度

Tab.2CorrelationdegreebetweenheatislandintensityandinfluencingfactorsofXi’an

趋势。1985～2003年间,市区和郊区年平均温差为0.

485℃,2002年温差最大为0.983℃,1990年市区与郊区温差最小,仅为0.2℃。西安城市热岛效应春季最强,秋

气象因子相对湿度日照时数关联度0.4850.42

风速

0.339

降雨量

0.349

季最弱;4月份最强,5月份次之。

(2)通过对影响西安城市热岛效应的主要气象因子的灰色关联度分析表明,各影响因子对热岛的影响顺序为:相对湿度>日照时数>降雨量>风速。

参考文献

[1]白虎志,任国玉,方锋.兰州城市热岛效应特征及其影响因子研究[J].气象科技,2005,33(6):492-495(500).[2]严平,杨书运,王相文,李万莲.合肥城市热岛强度及绿化效应[J].合肥工业大学学报2000,23(3):348-352.[3]刘学锋,阮新,谷永利.石家庄地区气温变化和热岛效应分析[J].环境科学研究,2005,18(5):11-14.

・90・干　旱　区　资　源　与　环　境第22卷

[4]凌颖,黄海洪.南宁市城市热岛效应特征分析[J].广西气象,2003,24(3):25-27.

[5]束炯,江田汉,杨晓明.上海城市热岛效应的特征分析[J].上海环境科学,2000,19(11):532-534.[6]张穗,何报寅,杜耘.武汉市城区热岛效应的遥感研究[J].长江流域资源与环境,2003,12(5):445-449.[7]林学椿,于淑秋.北京地区气温的年代际变化和热岛效应[J].地球物理学报,2005,48(1):39-45.

[8]AlexanderVelazquez-Lozada,JorgeE.Gonzalez,AmosWinter.UrbanheatislandeffectanalysisforSanJuan[J],PuertoRico.Atmospheric

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[9]ErnestoJauregui.Heatislanddevelopmentinmexicocity[J].AtmosphericEnvironment.1997,31(22):3821-3831.[10]肖荣波,欧阳志云,李伟峰,等.城市热岛的生态环境效应[J].生态学报,2005,25(8):2055-2059.

UrbanHeatIslandEffectandMeteorologiciXLIUZhuan-Abstract

Theancity,ShaanxiProvince,wasanalyzedusingthedatafromsevenautomanticstationsatasixurbansite,from1985to2003.Theresultsshowedthattheurbanheatislandstrength2enedintherecent18years,andthestrongestperiodwasinSpring,theweakestperiodwasinAutumn.Thean2nualavergeheatislandintensitywas0.485℃.Themaximumheatislandintensity(0.983℃)wasobservedin

2002,andtheminimum(0.2℃)wasobservedin1994.Accordingtothegrayanalysistheeffectofmeteorologicfactorsonurbanheatislandwasrelativehumidity,sunshinehours,rainfall,windspeed.

Keywords:urbanheatisland;Xi’an;GreyCorrelationDegreeAnalysis

(1.Dept.ofGeologyandEnvirXi’ofScience&Technology,Xi.an710054;

2.ory,Xi’an710015,China)