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[摘 要]本文通过对石嘴山市“城市热岛效应” 四年观测资料的综合对比分析，总结出石嘴山市城市热岛效应的强弱、季节变化规律、日变化规律。结果表明，石嘴山市热岛效应明显，尤其是冬季呈强热岛级别，秋季次之，夏季和春季较弱；一天中热岛效应最大时刻在夜间，其次在傍晚，午后不明显。在分析了形成石嘴山市城市热岛效应的原因及其危害后，提出了减弱城市热岛效应的建议。
[关键词]城市热岛效应 变化规律
中图分类号：TU-098.1 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）25―0537―02
1. 引言
随着社会的发展，人类活动对环境的影响越来越大。城市热岛效应就是由于城市化的发展，导致城市中的气温高于外围郊区的一种现象。在气象学中近地面大气等温线图上，郊外的广阔地区气温变化很小，如同一个平静的海面，而城区则是一个明显的高温区，如同突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表着高温的城市区域，所以就被形象地称为“城市热岛”。在全球增暖和高速城市化背景下，城市热岛效应已成为主导城市气候与环境的要素之一，给人们生存空间质量的提高带来不良影响，因此，研究并治理城市热岛效应，对改善城市生态环境和城市居民的居住环境有重要意义。
2.石嘴山市概况
石嘴山市位于东经106?22′，北纬39?00′，是石嘴山市委、市政府所在地，是石嘴山市政治、经济、文化中心。气候特征为典型的温带大陆性气候，年平均气温10℃，平均日照时数2928小时。据1980～2010年的历史资料统计，石嘴山市平均气温升高了0.3～0.6℃，气候变暖明显。
2.1 数据来源
石嘴山观测站原位于石嘴山市市区中心，随着城市建设的迅速发展，观测环境已不符合探测环境技术要求，因而搬迁到石嘴山市市区森林公园内至今。自2004年开始在原站址采用气象站标准观测设备进行城市热岛效应对比观测，采用的方法为气温对比分析法，每天进行2、8、14、20时定时观测。同时配合石嘴山自动站气温资料进行分析。根据《宁夏气候生态监测评估技术方法》，我们对热岛的标准划分如下：
表1 热岛的划分标准
T热岛 热岛强度
T热岛<0.3℃ 无热岛
0.3℃≤T热岛<1.0℃ 弱热岛
1.0℃≤T热岛<2.5℃ 中等热岛
T热岛≥2.5℃ 强热岛
注：T热岛为市区和郊区的温差
3.城市热岛效应特征分析
3.1 城市热岛的总体情况
为了说明热岛的总体状况，我们选取了2009年1月1日02时的石嘴山市市区及周边的自动站资料。石嘴山市市区气温明显比周边气温高出1.5～2.5度。可以看出，石嘴山市大武口市区的热岛效应很明显。
表2列出2004～2007年逐年1、4、7、10月中旬市区与郊区旬平均气温及其差值，并根据表1中的指标划分出旬热岛强度，见表2。
表2 2004～2007年各旬平均气温
年度 月份 市区 郊区 差值 热岛强度
2004年 1月中旬 -6.1 -8.1 2.0 中等热岛
4月中旬 17.7 16.2 1.5 中等热岛
7月中旬 25.2 23.9 1.3 中等热岛
10月中旬 11.1 9.7 1.4 中等热岛
2005年 1月中旬 -6.9 -10.1 3.2 强热岛
4月中旬 13.1 11.7 1.4 中等热岛
7月中旬 28.1 26.9 1.2 中等热岛
10月中旬 11.3 9.5 1.8 中等热岛
2006年 1月中旬 -2.3 -4.1 1.8 中等热岛
4月中旬 10.9 9.7 1.2 中等热岛
7月中旬 26.0 24.9 1.1 中等热岛
10月中旬 15.8 13.9 1.9 中等热岛
2007年 1月中旬 -5.7 -8.6 2.9 强热岛
4月中旬 14.6 13.4 1.2 中等热岛
7月中旬 25.4 24.3 1.1 中等热岛
10月中旬 9.9 8.2 1.7 中等热岛
截止目前观测的热岛资料中，全部为中等热岛及以上，没有出现无热岛和弱热岛现象，其中14旬次为中等热岛强度，占总体的87.5%，在这14旬次的中等热岛中温差最小的为1.1℃，分别出现在2006年7月、2007年7月，14旬次中等热岛的平均温差为1.5℃；2旬次为强热岛现象，分别出现在2005年1月和2007年1月。占总体的12.5%。
3.2 城市热岛的季节变化
表3 2004年—2007年各月旬平均气温
月份 市区 郊区 差值 热岛强度
1月中旬 -5.3 -7.7 2.4 中等热岛
4月中旬 14.1 12.8 1.3 中等热岛
7月中旬 26.2 25.0 1.2 中等热岛
10月中旬 12.0 10.3 1.7 中等热岛
从表3可以看出，冬季和秋季的温差分别为2.4℃和1.7℃，夏季和春季分别为1.2℃和1.3℃。石嘴山市市区的热岛强度四季均表现为中等热岛，强度依次为冬季最强秋季次之夏季和春季较弱。
3.3 城市热岛的日变化
为了进一步探究城市热岛的日变化规律，笔者于2009年元月1日在市区和郊区设立了气温逐小时加密对比观测，见图2。
图2 城市热岛的日变化
从图中可以看出，一天中热岛效应最大时刻在夜间，市区与郊区的温差最高达4.6℃，这是因为日落以后，空旷的郊外散热很快，而城市的建筑群和柏油路面热容小，反射率小，白天能有效地储存太阳辐射能，到了晚上，城市降温缓慢，夏季前半夜仍感觉闷热。随着白天的到来，热岛效应逐渐减弱，午后热岛效应不明显，市区与郊区的温差仅为0.3℃，傍晚19时开始，热岛效应加大，其强度仅次于午夜，因观测的季节为冬季，08时热岛效应依然明显。
4.结论
4.1 石嘴山市市区的热岛效应很明显，按照热岛的划分标准，石嘴山市市区基本属于中等热岛，个别年份为强热岛，基本无弱热岛和无热岛现象。
4.2 热岛的季节变化为冬季最强，秋季次之，夏季和春季较弱；
4.3 一天中热岛效应最大时刻在夜间，其次在傍晚，午后不明显。
5.城市热岛效应的成因和对策
5.1 城市热岛效应的主要成因
天气系统的影响是热岛效应的外在因素；城市建设、城市污染是热岛效应的基本因素。城市吸收太阳短波辐射能力较强，升温快，有效地加热近地层大气，使城区白昼气温偏高；其次，城市大气中的污染颗粒和CO 含量较高，有效吸收下垫面发出的长波辐射，夜间气温难以尽快下降。第3，城市人口集中，热岛强度与人口的对数呈线性关系；第4，城市绿化率低，自我调节能力较差。
5.2 改善生态环境，减缓热岛效应
城市居民长期生活在热岛地区会造成多种疾病，城市环境整治刻不容缓。必须加强城市的整体
规划，增加绿化，有专家提出做到“水泥不见天”；将大型工业搬到下风方的城郊；推行绿色能源等。
参考文献
[1] Manley G. 《On the frequency of snowfall in metropolitan England》[J].Quarterly journal of Royal Meteorolo-gical.
[2] 王情，张广录，王晓磊，等.《基于RS和GIS的城市热岛效应分析——以石家庄市为例》[J].世界科技研究与发展.2008，30（3）：320-323
[关键词]城市热岛效应 变化规律
中图分类号：TU-098.1 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）25―0537―02
1. 引言
随着社会的发展，人类活动对环境的影响越来越大。城市热岛效应就是由于城市化的发展，导致城市中的气温高于外围郊区的一种现象。在气象学中近地面大气等温线图上，郊外的广阔地区气温变化很小，如同一个平静的海面，而城区则是一个明显的高温区，如同突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表着高温的城市区域，所以就被形象地称为“城市热岛”。在全球增暖和高速城市化背景下，城市热岛效应已成为主导城市气候与环境的要素之一，给人们生存空间质量的提高带来不良影响，因此，研究并治理城市热岛效应，对改善城市生态环境和城市居民的居住环境有重要意义。
2.石嘴山市概况
石嘴山市位于东经106?22′，北纬39?00′，是石嘴山市委、市政府所在地，是石嘴山市政治、经济、文化中心。气候特征为典型的温带大陆性气候，年平均气温10℃，平均日照时数2928小时。据1980～2010年的历史资料统计，石嘴山市平均气温升高了0.3～0.6℃，气候变暖明显。
2.1 数据来源
石嘴山观测站原位于石嘴山市市区中心，随着城市建设的迅速发展，观测环境已不符合探测环境技术要求，因而搬迁到石嘴山市市区森林公园内至今。自2004年开始在原站址采用气象站标准观测设备进行城市热岛效应对比观测，采用的方法为气温对比分析法，每天进行2、8、14、20时定时观测。同时配合石嘴山自动站气温资料进行分析。根据《宁夏气候生态监测评估技术方法》，我们对热岛的标准划分如下：
表1 热岛的划分标准
T热岛 热岛强度
T热岛<0.3℃ 无热岛
0.3℃≤T热岛<1.0℃ 弱热岛
1.0℃≤T热岛<2.5℃ 中等热岛
T热岛≥2.5℃ 强热岛
注：T热岛为市区和郊区的温差
3.城市热岛效应特征分析
3.1 城市热岛的总体情况
为了说明热岛的总体状况，我们选取了2009年1月1日02时的石嘴山市市区及周边的自动站资料。石嘴山市市区气温明显比周边气温高出1.5～2.5度。可以看出，石嘴山市大武口市区的热岛效应很明显。
表2列出2004～2007年逐年1、4、7、10月中旬市区与郊区旬平均气温及其差值，并根据表1中的指标划分出旬热岛强度，见表2。
表2 2004～2007年各旬平均气温
年度 月份 市区 郊区 差值 热岛强度
2004年 1月中旬 -6.1 -8.1 2.0 中等热岛
4月中旬 17.7 16.2 1.5 中等热岛
7月中旬 25.2 23.9 1.3 中等热岛
10月中旬 11.1 9.7 1.4 中等热岛
2005年 1月中旬 -6.9 -10.1 3.2 强热岛
4月中旬 13.1 11.7 1.4 中等热岛
7月中旬 28.1 26.9 1.2 中等热岛
10月中旬 11.3 9.5 1.8 中等热岛
2006年 1月中旬 -2.3 -4.1 1.8 中等热岛
4月中旬 10.9 9.7 1.2 中等热岛
7月中旬 26.0 24.9 1.1 中等热岛
10月中旬 15.8 13.9 1.9 中等热岛
2007年 1月中旬 -5.7 -8.6 2.9 强热岛
4月中旬 14.6 13.4 1.2 中等热岛
7月中旬 25.4 24.3 1.1 中等热岛
10月中旬 9.9 8.2 1.7 中等热岛
截止目前观测的热岛资料中，全部为中等热岛及以上，没有出现无热岛和弱热岛现象，其中14旬次为中等热岛强度，占总体的87.5%，在这14旬次的中等热岛中温差最小的为1.1℃，分别出现在2006年7月、2007年7月，14旬次中等热岛的平均温差为1.5℃；2旬次为强热岛现象，分别出现在2005年1月和2007年1月。占总体的12.5%。
3.2 城市热岛的季节变化
表3 2004年—2007年各月旬平均气温
月份 市区 郊区 差值 热岛强度
1月中旬 -5.3 -7.7 2.4 中等热岛
4月中旬 14.1 12.8 1.3 中等热岛
7月中旬 26.2 25.0 1.2 中等热岛
10月中旬 12.0 10.3 1.7 中等热岛
从表3可以看出，冬季和秋季的温差分别为2.4℃和1.7℃，夏季和春季分别为1.2℃和1.3℃。石嘴山市市区的热岛强度四季均表现为中等热岛，强度依次为冬季最强秋季次之夏季和春季较弱。
3.3 城市热岛的日变化
为了进一步探究城市热岛的日变化规律，笔者于2009年元月1日在市区和郊区设立了气温逐小时加密对比观测，见图2。
图2 城市热岛的日变化
从图中可以看出，一天中热岛效应最大时刻在夜间，市区与郊区的温差最高达4.6℃，这是因为日落以后，空旷的郊外散热很快，而城市的建筑群和柏油路面热容小，反射率小，白天能有效地储存太阳辐射能，到了晚上，城市降温缓慢，夏季前半夜仍感觉闷热。随着白天的到来，热岛效应逐渐减弱，午后热岛效应不明显，市区与郊区的温差仅为0.3℃，傍晚19时开始，热岛效应加大，其强度仅次于午夜，因观测的季节为冬季，08时热岛效应依然明显。
4.结论
4.1 石嘴山市市区的热岛效应很明显，按照热岛的划分标准，石嘴山市市区基本属于中等热岛，个别年份为强热岛，基本无弱热岛和无热岛现象。
4.2 热岛的季节变化为冬季最强，秋季次之，夏季和春季较弱；
4.3 一天中热岛效应最大时刻在夜间，其次在傍晚，午后不明显。
5.城市热岛效应的成因和对策
5.1 城市热岛效应的主要成因
天气系统的影响是热岛效应的外在因素；城市建设、城市污染是热岛效应的基本因素。城市吸收太阳短波辐射能力较强，升温快，有效地加热近地层大气，使城区白昼气温偏高；其次，城市大气中的污染颗粒和CO 含量较高，有效吸收下垫面发出的长波辐射，夜间气温难以尽快下降。第3，城市人口集中，热岛强度与人口的对数呈线性关系；第4，城市绿化率低，自我调节能力较差。
5.2 改善生态环境，减缓热岛效应
城市居民长期生活在热岛地区会造成多种疾病，城市环境整治刻不容缓。必须加强城市的整体
规划，增加绿化，有专家提出做到“水泥不见天”；将大型工业搬到下风方的城郊；推行绿色能源等。
参考文献
[1] Manley G. 《On the frequency of snowfall in metropolitan England》[J].Quarterly journal of Royal Meteorolo-gical.
[2] 王情，张广录，王晓磊，等.《基于RS和GIS的城市热岛效应分析——以石家庄市为例》[J].世界科技研究与发展.2008，30（3）：320-323