重庆城市热岛研究与创建国家生态园林城市

谯 奎,唐晓萍,何泽能,颜丽桃

(1.重庆市沙坪坝区气象局,重庆 沙坪 400030;2.重庆市气象科学研究所,重庆 401147)

重庆城市热岛研究与创建国家生态园林城市

谯 奎1,唐晓萍1,何泽能2,颜丽桃1

(1.重庆市沙坪坝区气象局,重庆 沙坪 400030;2.重庆市气象科学研究所,重庆 401147)

分析重庆市创建国家生态园林城市对城市热岛的评估、研究需求,城市热岛研究现状和面临的一些问题,总结城市热岛的基本规律,设计面向国家生态园林城市的城市热岛研究方案。提出根据国家生态园林城市的评价标准研究得出权威的、准确的城市热岛现状评价结果;通过高分辨率数值模式开展模拟实验研究,明确其在创建国家生态园林城市中的利、弊作用;总结基本规律和防控城市热岛的措施,为城市规划和园林绿化提供参考等建议。

城市热岛研究建议。

重庆;城市热岛;国家生态园林城市

1 引言

重庆市位于四川盆地东部,长江上游,地处丘陵地带,多山多雾。重庆市是西南地区的经济重镇,为中国六大工业基地之一。随着重庆市社会经济的高速发展,工业化水平的提高和城市化进程的加剧,城市规模迅速膨胀,城市人口急剧增长,城市建筑物越来越密集,以及机动交通工具的成倍增长,这些变化显著地改变着整个城市的生态环境。以热岛效应为代表的热环境变化,作为影响城市环境质量的重要因素,也越来越引起人们的重视,尤其是夏季,高温酷暑已经开始严重地影响到人们的正常生活和工作。

2010年2月4日重庆市被住房和城乡建设部命名为国家级园林城市。在此基础之上,重庆市政府召开动员大会,提出我市将再接再厉,争取用两年时间创建国家生态园林城市的建设目标。要创建国家生态园林城市,其基本指标要求之一便是要将城市热岛效应程度控制在 2.5℃以内。近年来,重庆市还提出了山水园林“宜居城市”的建设、“五个重庆”的建设、以及“蓝天行动”,这些都迫切需要加强城市热岛等城市气象灾害的研究和防御。

城市热岛效应是指城市中气温明显高于外围郊区的现象。城市热岛效应的出现,在一定程度上会加重高温炎热的程度。特别是在高温干旱期间,热岛效应的出现可能使高温酷热天气更为严重,产生的危害更大。由于重庆市地形复杂,山峦起伏,江河纵横,使城市热岛效应的监测和评估也比较困难,因此只有开展相应的基础研究和分析,才能客观准确的量化和评估重庆市城市热岛的强度和分布情况,为国家生态园林城市的创建提供评估指标。

在这样的背景下,对重庆市的城市热岛效应进行监测和模拟实验研究,并进行科学的评估,不但是创建国家生态园林城市工作的基本要求,还对于减轻高温干旱的危害,改善整个城市的生态环境和人居环境,提高人民的生活质量,维持城市可持续发展都具有重要的意义。

2 重庆市城市热岛研究现状

对于重庆市的城市热岛现象,目前已有一些专家、学者利用气象资料、卫星遥感资料和数值模拟方法对重庆市城市热岛的时空分布规律和形成原因进行了探讨。任启福[1]使用历史资料分析了重庆市二十世纪七、八十年代城市热岛的时间变化、时空分布和天气现象对热岛的影响。李子华等[2]利用 1989年12月至 1990年1月外场综合观测资料分析了城市热岛的水平分布、热岛和湿岛的垂直结构及其成因。何泽能等[3]采用加密气象站观测资料对重庆市 2006年夏季的城市热岛进行了初步研究,结果表明 2006年夏季特大高温干旱期间重庆市存在明显的热岛效应,平均热岛强度值为 1.0℃,热岛效应的日变化明显,热岛强度夜间强,白天弱,夜间平均热岛强度为 1.4℃,热岛效应加重了市区夜间的高温热害。王艳姣、张培群等[4]利用 EOS/ MOD IS卫星资料反演的地表温度分析了重庆市夏季地表热场分布状况,结果表明 2000年以来,重庆市热岛效应明显增强。易佳、田永中等[5]利用 1988年、2001年、2006年3个时相的 LandsatT M/ET M+影像反演地表温度研究了重庆市的城市热岛分布,结果表明重庆市主城区热岛效应的空间分布呈现出一种混合状态,热岛与地表覆被类型关系密切,突出表现在城市建设用地区比其它类型的土地温度高,地表温度与 NDV I、NDW I呈现一种显著的负相关。但尚铭、安海锋等[6]使用重庆市 2006年14个时相的NOAA/AVHRR卫星遥感数据和数字高程模型研究了重庆市的亮温场,结果表明山脉植被对下垫面的降温作用明显。李成范等[7]以 2007年Landsat5 T M影像为数据源,利用单窗算法对重庆市城市地表温度进行反演,并进行城市地面亮温等级划分,在从城市土地利用类型、NDV I等方面对重庆市城市热岛效应强度和空间格局分布及其特征进行了探讨,结果表明城区热岛现象显著,且分布不均匀;不同土地利用类型对热岛效应影响不同;城市地面亮温与NDV I呈明显的线性负相关关系。何泽能等[8]以高分辩率数值模式模拟研究了重庆市2006年夏季强热岛时段的热岛分布情况。

近年来由于城市面积大,建筑物密度大,重庆市区与郊区之间存在着较明显的热岛效应,但市内地形复杂,山峦起伏,江河纵横,使热岛效应的分布也比较复杂,过去热岛多呈零散分布,但随着城市建设的不断发展,热岛效应日趋明显,热岛的分布也呈现出逐步由零散向连片过渡的趋势。加之重庆地处长江、嘉陵江和乌江河谷,西部是青藏高原大地形,南靠云贵高原,东面、北面有大巴山和秦岭为屏障,地形闭塞,气流不畅,热量不易与外界交换,特别是在夏季风盛行时,低层偏南气流沿山地下滑到河谷地带,容易出现下沉增温。

重庆市主城区主要位于中梁山和铜锣山之间,市内山脉的存在对主城气温的影响是多方面的。其一,山脉对主城造成遮挡效应,使主城地形较为闭塞,热量难以扩散;其二,山脉地带的植被较好,对下垫面的降温作用明显;其三,山脉地带海拔的升高,也对气温的降低有一定作用。重庆市的气温还受到长江和嘉陵江的影响。河流水体的高热容性、流动性以及河谷风的存在,对临江区域城市热岛效应具有明显的减弱作用。城市水体的存在也使夏季气温升高的幅度变得缓和一些。因此,滨江沿岸的气温要比远离河岸的地方低一些。

3 重庆市城市热岛研究面临的问题

从重庆市城市热岛研究现状可以看到,虽然有多位研究人员利用气象资料、遥感资料等资料和遥感反演、统计诊断、数值模拟等方法,从不同的方式和途径揭示了重庆市城市热岛的特性、分布和主要变化规律。但是由于资料、方法的不同,目前的城市热岛研究还面临着一些问题,还不能完全适应创建国家生态园林城市的工作需求。主要问题有:

①气象观测资料时间长、连续性好,但由于站点稀少,统计分析的热岛空间分布较粗。

②遥感资料反演的城市热岛空间分布较细,但由于遥感资料监测次数有限,无法进行热岛的日变化等时间连续监测分析。

③由于资料和研究方法的不同,分析统计出的热岛强度的口径不一致,差异也较大。

由于热岛监测资料、方法的差异,以及重庆市内地形复杂,山峦起伏,江河纵横,热岛效应的分布比较复杂,目前还没有一个权威的、准确的评价结果,这无法满足重庆市创建国家生态园林城市的迫切需要。

4 面向国家生态园林城市的城市热岛研究方案

近年来,随着气象事业的发展,重庆市及周边地区兴建了许多加密自动气象站,一方面它加密了观测点,使观测的数据空间代表性更好;另一方面,它是不间断的连续观测,便于取得连续的观测数据和利于分析。

因此,利用近年的加密观测资料、历史气候等资料分析和评价城市热岛的年、季节、日变化规律;结合MOD IS、T M等遥感资料,分析和评价城市热岛的精细空间分布情况;使用澳大利亚高分辨率数值模式(TAPM)数值模拟实验研究山脉、江河、城市布局等对热岛影响规律;并针对山城重庆提出控制和减轻城市热岛的决策建议,为城市园林绿化和城市规划建设提供参考;为重庆市创建国家生态园林城市提供城市热岛方面的基础科学数据。图 1为研究方案的示意图。

5 结论和建议

图 1 城市热岛研究方案示意图

本文分析了重庆市城市热岛研究现状和面临的一些问题,总结了城市热岛的基本规律,并提出了面向国家生态园林城市的城市热岛研究方案。其主要结论和建议如下:

①重庆市目前的城市热岛的分析统计口径不一致,差异也较大。应当根据国家生态园林城市的评价标准有针对性的开展城市热岛研究,得出权威的、准确的城市热岛现状评价结果。

②重庆市内地形复杂,山峦起伏,江河纵横,热岛效应的分布也比较复杂。但山脉和江河的存在,对城市热岛的主要作用可能是抑制作用,因此需要通过高分辨率数值模式开展模拟实验研究,明确其在创建国家生态园林城市中的利、弊作用。

③重庆市的城市规划和园林绿化防控城市热岛的科学依据还不完善。因此建议根据数值模拟实验结果,总结基本规律和防控城市热岛的措施,为城市规划和园林绿化提供参考。

[1] 任启福 .重庆城市热岛效应[J].重庆环境科学,1992, 14(3):37-41.

[2] 李子华,唐斌,任启福 .重庆市区冬季热岛和湿岛效应的研究[J].地理学报,1993,48(4):358-366.

[3] 何泽能,李永华,陈志军,等 .重庆市 2006年夏季城市热岛分析[J].热带气象学报,2008,24(5):527-532.

[4] 王艳姣,张培群,董文杰,等 .基于MOD IS数据的重庆市地表热环境效应研究 [J].环境科学研究,2008,21(3):98 -103.

[5] 易佳,田永中,高阳华,等 .基于 RS的山地城市热岛效应及其与土地覆被变化关系研究 -以重庆市主城区为例[J].云南师范大学学报,2008,28(6):62-69.

[6] 但尚铭,安海锋,但玻,等 .基于AVHRR和DEM的重庆城市热岛效应分析[J].长江流域资源与环境,2009,18(7):680 -685.

[7] 李成范,刘岚,周廷刚,等.基于定量遥感技术的重庆市热岛效应[J].长江流域资源与环境,2009,18(1):60-65.

[8] 何泽能,李永华,白莹莹 .重庆市 2006年夏季城市热岛模拟研究[J].安徽农业科学,2010,38(5):2464-2465,2495.

S162

B

2010-09-10

谯奎(1968-),男,工程师,主要从事综合管理工作。

1003-6598(2010)增刊 -0151-03