麻城城市热岛效应初步研究

朱骏+赵珊珊+吴建磊

摘 要：城市热岛效应是当前城市环境与气候主要研究内容之一，本文对1991-2010年麻城老站全年平均气温、年平均最高气温、年降水、年湿度进行分析计算，研究其成因，探索麻城市未来的气候变化。研究结果表明：近20年麻城气温在升高，降水、湿度在减小，预测未来麻城市的热岛效应越来越明显。

关键词：麻城 热岛效应 措施

中图分类号：X16 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）10-0-02

一、引言

城市热岛效应（the urban heat island effect）是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就像突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。城市热岛的气候变化既包括自然变化过程，也有人类活动的影响。随着经济的发展，汽车空调的普及、工业的发展、道路高楼的密集使太阳辐射升温快、散热慢，与郊区形成鲜明对比，热岛效应越来越明显。人们怀疑全球增温可能主要原因并非来自温室气体效应，而是来自城市热岛效应，这就促使了对城市热岛效应的研究。

二、调查过程

1.调研地说明

麻城市位于湖北省东北部，鄂豫皖三省交界的大别山中段南麓，属于亚热带季风性湿润气候。年平均气温16.7℃，年均日照2021.7小时；年均降水量1268.9毫米；四季分明，冬季盛行西北风，低温少雨，夏季盛行东南风，炎热多雨，春季温度多变，秋季凉爽干燥。

2.调查方法

本文将城区平均温度与郊区平均气温的差值定义为城市热岛强度，用UHI表示，即 UHI=T城市—T郊区。为确定麻城是否存在热岛效应，故随机抽取麻城三天（6.27，6.28，6.29）城郊（麻城老站和麻城站）温度各时段值，研究其UHI。两地均提前十分钟放置好电子温度计，在离地面1.5米的位置测量，同时读数，注意风向、遮阳。

3.测量数据及数据处理（单位：℃）

经计算，麻城市存在热岛效应且热岛强度日变化明显，夜间强度大于白天强度，日热岛强度最大值达到2.6℃，已经达到强的热岛指标（2.5

三、研究资料及方法

由于麻城市区位优越，交通便捷，再加上资源富集，物产驰名，城市化得以迅速发展，但这期间出现了一些恶劣性天气，可能是由于热岛效应引起，故选取麻城老站（Q9129）1991-2010年的年平均气温、年平均最高气温、年降水量、年相对湿度气象资料进行研究分析。具体方法如下：

用Xi表示样本量为n的某一气候变量，ti表示Xi所对应的时间，建立Xi与ti的一元线性回归方程Xi=a+bti （i=1，2，3，4，……n）对序列Xi及相应的ti，回归系数b及回归常数a的最小二乘估计为

回归系数b的符号表示气候变量的趋势倾向，b>0时，x随时间t的增加呈上升趋势。b<0时则反之。b值的大小反映了上升或下降的变化速率。

四、各气象要素变化特征

1.平均气温变化

图一是麻城老站1991至2010年年平均气温年际变化图，从图中趋势可见，麻城老站的年平均气温大致1993年最低，而后整体呈持续上升的趋势，1998年达到一个最高值后略有下降并且波动较小，再到2007年达到20年的最高值，07到10年小幅下降。麻城平均氣温呈整体上升趋势正说明了热岛效应逐步增强。

2.平均最高气温变化图

最高气温是反映某地炎热状况最直接的指标。图二是麻城老站1991-2010年年平均最高气温年际变化图，从图中趋势可见，麻城老站的年平均最高气温呈现稳步上升趋势，07年达到最高值23.2℃。可见随着城市化高速发展，热岛效应越来越强，年平均最高气温值不断刷新。

3.降水变化特征

图三中给出了麻城历年平均年降水的变化曲线。20年来麻城年平均降水量整体呈下降趋势，这也说明麻城城市近地面蒸发少，空气含水量少，雨水天气自然减少，热岛效应增强。

4.相对湿度变化特征

由图四可见，麻城历年平均相对湿度总体呈明显下降趋势，由1991年的75%下降到2010年的69%。分析此现象与下垫面因素有关。白天在太阳照射下，城市下垫面蒸发少，进入低层空气的水汽量少，导致空气湿度较低。同时在城市热岛效应的影响下，城市上空的热力湍流较强，低层水汽通过湍流的垂直交换，不断向上运动，导致城区近地面相对湿度较小。

五、结束语

近20年麻城气温在不断升高，降水、湿度在减小，预计未来麻城热岛效应会越来越明显，分析可能原因主要有三点：

城市下垫面特性。铺装地面、各种建筑墙面等，改变了下垫面的热属性，在相同的太阳能辐射条件下，比自然下垫面升温快，因而其表面的温度明显高于自然下垫面。比如在夏天，草坪温度为32℃，水泥地面的温度则可以达到57℃，柏油马路的温度则更高，可达63℃[3]。

大气污染影响。现代城市代步工具如汽车、摩托等，汽油燃烧产生大量废气及烟尘。工业生产以燃煤为主，通过烟囱直接将燃烧废气排放到大气中。而温室气体对太阳短波辐射具有高度的透过性，对地球长波辐射却具有高度的吸收性，在城市上空形成一层“保护罩”，导致地球表面及大气低层变暖。

城市布局不合理。随着麻城城市化高速发展，高层建筑物越来越多，并且分布不规则，易在背风区产生涡流，阻碍气流运动，降低近地面风速，风向变化幅度很大且不规则，积聚在城市中使热岛效应更为明显。数据表明，风速小于6 m/s时，可能产生明显的热岛效应，风速大于11 m/s时，下垫层阻力不起什么作用，此时热岛效应不太明显[4]。而数据表明麻城历年平均风速远小于6 m/s，平均在2 m/s左右。

参考文献

[1]周淑贞，张超.上海城市热岛效应.地理学报.1982，37（4）：372-382

[2]城市热岛效应评估技术指南

[3]朱正伟，王猛.城市热岛效应的危害及对策.污染防治技术.2009年4月，第22卷第二期

[4]林怡云，吴阳，曹庆，陈前火.城市热岛效应的影响因素及防治措施.《福建轻纺》.2009（4）：37-41