长沙城市热岛效应特征分析

【摘要】：目前,城市热岛研究在城市生态环境、城市规划、建筑设计、城市能源利用以及居民生活健康等应用领域都具有重要意义。1978年以来,长沙市城市化进入快速发展时期,自然和人为因素的综合作用使长沙城市热岛效应表现突出,迫切需要对其特征进行分析研究。本研究主要获得了以下几方面的结果： 1、利用长沙市4个国家级气象观测站1971-2010年逐日平均气温、日最高气温和日最低气温以及全市200个区域自动气象站正点温度观测资料,分析了长沙市城区和郊区温度的年代际、年、季、月以及日变化规律。研究表明：①20世纪70、80年代,长沙城郊年代际温度均低于近40年平均值,城市热岛效应不明显；从20世纪90年代开始升温,特别是2000年后,3项温度(平均气温、平均最高气温和平均最低气温,下同)出现明显上升。其中2000年代比1990年代城区平均气温升高0.9℃,平均最高气温和最低气温均升高0.8℃。城市热岛效应显现,并呈增强趋势。②各季温度年代际变化中都曾出现过温度突增现象。其中,冬季温度在20世纪90年代出现了突增,平均气温城郊均升高1.1℃,平均最高气温城区升高1.3℃(郊区升高1.2℃),平均最低气温城区升高0.8℃(郊区升高0.9℃)。春、夏和秋季温度在2000年代出现突增,落后于冬季一个年代际,10年间3种温度平均升高1.0℃左右,增幅最大的是春季平均最高气温,10年间升高达1.6℃。 2、选取具有代表性的城区和郊区多个站点的平均值对长沙城市热岛效应特征进行分析。结果表明：长沙市一年中均存在热岛效应,热岛强度白天弱晚上强,主要时段出现在午夜前后；但在某些中午,还会出现城区温度低于郊区温度的“冷岛”效应；城乡小时内最大热岛强度可达10.5℃。长沙四季热岛强度均在增强,其中夏季增幅最大,为0.136℃/10a；秋季次之,为0.125℃/10a；春季和冬季分别为0.114℃/10a和0.086℃/10a。 3、利用城区和郊区3种温度的倾向率分析了城市热岛强度倾向率和热岛增温贡献率。结果表明：①增温速率“城区郊区”,“平均最高气温平均气温平均最低气温”。近40年来,城区3种温度增温倾向率分别为每10年0.392℃、0.445℃和0.376℃。但增温主要发生在后20年(1991-2010年),倾向率分别为每10年0.82℃、0.794℃和0.879℃,其中城区平均最低气温增温最显著,平均最高气温增温最少。②就季节而言,近40年平均气温增温速率为“春季冬季秋季夏季”,平均最高气温为“春季秋季冬季夏季”,平均最低气温为“冬季春季秋季夏季”。③以年平均气温、平均最高和平均最低气温表示的城市热岛强度的倾向率分别为0.108/10a、0.14/10a、0.118℃/10a。热岛效应对城区增温的贡献率分别为27.6%、31.5%和31.4%,其中夏季最大,冬季最弱。 4、利用长沙城市化进程有关数据,分析其与城市热岛强度的关系。结果表明：长沙城市热岛强度与市区人口两者的线性关系较好,与地区生产总值、地区工业生产总值和建筑业生产总值呈对数关系。