摘要：文章基于解放前后氣溫記錄，分別選取不同的對比站，采用對比法探討了近百年來廣州市熱島強度的變化規(guī)律。廣州市熱島強度的幾個發(fā)展階段，都與中國其他地區(qū)一致。

關(guān)鍵詞：百年來；氣溫校正；對比站；熱島強度；關(guān)系

城市熱島效應(yīng)是城市氣候的最典型的特征之一。關(guān)于城市熱島效應(yīng)的研究也是在城市化發(fā)展進程中應(yīng)運而生。

一、熱島強度的量測

熱島效應(yīng)強度，通常是以熱島中心氣溫減去同時間同高度（一般是以距地面1.5米高處）近郊的氣溫差值ΔT來表示。綜觀國內(nèi)外關(guān)于熱島效應(yīng)強度的研究，主要有3個不同的方向。

第一，利用多年積累的城郊氣溫資料，由同一時期城郊氣溫的對比和同一城市不同城市發(fā)展階段的氣溫對比來獲取有關(guān)規(guī)律，分析各大中城市的熱島的基本特征。這種方法的優(yōu)點是定位精確，能夠準確了解觀測點的氣溫，為熱島強度的計算提供精確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，但是這種方法耗時耗力，并且很難全面、同步地反映地面的熱輻射狀況。

第二，利用熱紅外遙感數(shù)據(jù)，進行城市熱環(huán)境的研究。用NOAA和TM熱紅外資料通過亮溫對城市熱島進行動態(tài)監(jiān)測，既保證了城市中測量溫度的同步性，又彌補了城市溫度空間布點不足的困難，可獲得城市下墊面的真實溫度分布，為更深入地研究城市熱島現(xiàn)象提供了時空上較為連續(xù)而密集的數(shù)據(jù)。這種方法極大地推進了熱島的研究，有觀測范圍廣、觀測周期及觀測時間短、能長期連續(xù)觀測、資料同步性好并且可以用圖像直觀顯示、易于分析等優(yōu)點。

第三，為基于能量和水量平衡的城市氣候立體構(gòu)造和數(shù)值模擬。T.R.Oke最早提出城市覆蓋層、城市邊界層和城市尾羽層的能量平衡基礎(chǔ)。進入20世紀80年代后，國內(nèi)外城市氣候立體構(gòu)造和數(shù)值模式的研究也逐步開展，模擬的垂直高度都在數(shù)百米乃至數(shù)千米，對城市氣候環(huán)境影響程度最大、高度在100米以下的城市覆蓋層和城市邊界層下部的分析研究較少。

與全國其他城市熱島研究相比，廣州盡管開展時間早，但沒有得到專門深入持久的研究，研究水平相對薄弱，有關(guān)熱島的研究分散在氣象預報、污染擴散和城市綠化之中。楊士弘、黃增明、吳艷標在20世紀80年代就開創(chuàng)性地分析過廣州熱島的基本規(guī)律，還用RAMS進行數(shù)字模擬。范紹佳得出廣州年平均氣溫增幅度約為0.4℃，廣州熱島強度逐年增強。李春梅等選取廣州市區(qū)和郊區(qū)各4個自動氣象站氣溫資料分析了近期廣州市的城市熱島效應(yīng)。本文將分析廣州百年氣溫的變化，和與周邊城市氣溫進行對比，揭示廣州百年來熱島強度變化的特征。

二、數(shù)據(jù)處理與對比站點的選擇

（一）數(shù)據(jù)來源與校正

本文所引用廣州站氣溫數(shù)據(jù)來源于中央氣象局和中國科學院地球物理研究所聯(lián)合資料史1954年7月編印出版的《中國氣溫資料》；廣東省氣象臺出版的《廣州逐日基本氣候資料（1908-1972）》以及珠江三角洲20個站點自有氣溫記錄以來的溫度數(shù)據(jù)。鑒于百年來廣東各測站及其觀測方法不統(tǒng)一，為了建立連續(xù)的氣溫序列，本文在以下方面對數(shù)據(jù)進行了處理：

1、不同觀測次數(shù)的處理。1950年以前有的站點的平均溫采用最高溫和最低溫平均的方法計算得出，1950年后均為4次觀測數(shù)據(jù)的平均值。根據(jù)大量的氣溫資料表明，1950年之前由最高最低算得的平均值的計算方法要比1950年之后4次測量的溫度要高，并且這兩者之間有很強的相關(guān)性。根據(jù)分析數(shù)據(jù)，廣州站的這兩種測量方法差值為0.637℃。同理，可以算出汕頭站為0.54℃，三水站為0.582℃。在1950年前時，每日8次、6次、3次觀測方法算得的數(shù)據(jù)誤差不大，可忽略。

2、1950年以前氣溫缺失數(shù)據(jù)的處理。以廣州站的年均溫為例，廣州站缺失1938、1939、1945和1949年的年均溫，缺失的數(shù)據(jù)可以找同時期的香港、汕頭或澳門的數(shù)據(jù)進行插補。

3、對參考站點的進行經(jīng)緯度、海拔的校正。緯度校正是通過計算得出緯度函數(shù)關(guān)系式進行校正，高度校正是用干絕熱遞減率，即每上升100米氣溫下降0.6℃。

（二）對比站選擇

本文采用傳統(tǒng)的對比法，計算熱島強度。計算熱島強度關(guān)鍵在于參考點的選擇。本文分1950年前與1950年后進行不同的闡述。1950年前站點少，廣東有氣溫數(shù)據(jù)記載的站點主要是汕頭、三水、湛江、石碑山、香港、澳門等站點。其中香港、澳門的城市化起步早且進程快，汕頭與石碑山位于廣東的東南部，與廣州相距350千米左右，是屬于廣東省氣候分區(qū)中的東南沿海區(qū)，湛江在1921-1938年的溫度是由最高與最低氣溫平均而得，本文也不采用這些站點。而三水與廣州距離最近，且與廣州站處于同一緯度上，而解放前三水站的氣候的變化，可以近似認為是自然氣候波動引起的。鑒于以上原因，本文選擇三水站作為解放前的對比站。

1950年之后雖然站點多，但適合做參考點的氣象站卻較少，因為很多城市的站點或搬遷、或由于城市發(fā)展，氣象站位于市內(nèi)。根據(jù)以前對氣候的研究可以知道，從1950年以來，各個城市的氣溫都有不同幅度的上升，通過對各站的近50年來氣溫系列的線性回歸模擬，得出近50年來各站氣溫的上升度數(shù)，增長最小的即是受城市化影響最小的站點。同時也將對珠江三角洲地區(qū)的氣象站進行調(diào)研，確定是否搬遷過，以及對前幾十年的氣象觀測站所處的環(huán)境進行考察，選出差異不大的站點。然后用選出站點的氣候平均值作為參考值。選取珠三角地區(qū)的20多個站點，其中經(jīng)濟相對落后的增城、清遠、高要等地先后在20世紀90年代搬遷過，本文就不再考慮。表1列出了近50年來各地的增溫情況：

由表1可以看出，惠陽、臺山、四會、從化相對于其他十幾個站50年的增溫最小。實地調(diào)查各氣象站，都是位于經(jīng)濟相對落后的城鎮(zhèn)的郊區(qū)，受熱島效應(yīng)的影響相對較小。對這幾個站點進行經(jīng)緯度、高度等校正后的平均作為溫度參考值，可更精確地描述熱島各特征。所以，本文選擇惠陽、臺山、四會、從化作為對比的郊區(qū)站點。

三、百年來廣州熱島強度的變化

（一）1924-1938年熱島強度的變化

利用1924年之后已校正的三水氣溫數(shù)據(jù)作為對比站點值，將廣州站氣溫減去三水站后，結(jié)果如圖1所示：在1924-1929年間，熱島值在這15年中最大，在0.4-0.6℃區(qū)間內(nèi)；1929后迅速下降到0.05，后來幾年雖有小幅度上升，但是整體來看，呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，1938年達到最低，為0.01。

（二）1950年以來熱島強度的變化（見圖2）

從波動趨勢來看，總體分4個階段，即1959-1966年，熱島強度的小幅度波動上升，且熱島強度一直位于0.1-0.3區(qū)間范圍內(nèi)；1967-1977年，這10年相比前一階段熱島強度有所下降，在0-0.2區(qū)間范圍內(nèi)波動，1968年是這50年最低值，為0，這與北京在這一年的熱島強度最低一致；1978-1995年，從改革開放后將近20年從0.09一直緩慢波動上升將至0.8；在1996年廣州氣象站搬遷至五山，這一年的熱島強度相比上一年迅速下降了0.6，從這里也可看出廣州城區(qū)和五山郊區(qū)相比，廣州城區(qū)至少高出郊區(qū)0.6℃以上，從1996-2005年，熱島強度一直是直線上升，對1996-2005年間的熱島值做線性回歸分析，回歸線性函數(shù)為y=0.0752x-0.1351，R2=0.9855。短短10年間就從0.14達到0.78，相當于前20年增長的幅度。

從1990年后熱島增長來看，熱島幾乎一直是在上升，取1981-1995年的數(shù)據(jù)，線性模擬得出1996年廣州的熱島強度為0.86℃，所以1997后的數(shù)據(jù)都往上平移0.89（0.86減去1996實測值-0.03），之后得出一列新的1996-2005的熱島強度，也是更貼近真實的熱島強度數(shù)據(jù)。新序列中，2005年的熱島強度值為1.38℃，比李春梅測量出的1.16℃要高，筆者認為李春梅所選的4個郊區(qū)站，已經(jīng)受到微弱的城市化影響，導致熱島強度值要低。

圖3是修正后的近50年來的熱島強度與氣溫變化圖，圖3中熱島強度與溫度同步增長變化。將這近50年的時間劃分為1956-1967、1968-1977、1978-1995、1996-2005幾個時間段，分別計算熱島強度與溫度的變化趨勢，結(jié)果顯示，除了1956-1967這個階段，熱島增長的斜率稍大于溫度之外，其他3個時間段，熱島的增溫占了氣溫增溫的70%以上，這說明了廣州市氣溫的變暖，熱島的貢獻占了很大的一個部分。

四、結(jié)論與討論

本文廣州站與所選4個站的氣溫偏差，它反映了濾去了全球氣溫增暖的背景下廣州站的熱島變化。研究發(fā)現(xiàn)城市熱島或城市化對氣溫記錄的影響是顯而易見的。研究發(fā)現(xiàn)廣州熱島的幾個發(fā)展階段，都與北京、上海及中國的其他地區(qū)一致。近百年來廣州的年均溫上升比其他的站點速度要快，很大一部分的原因是由熱島效應(yīng)引起的，研究表明廣州各個季節(jié)的熱島強度在這近幾十年間都有很大程度的增長，占廣州氣溫增長的大部分。隨著廣州市最近20多年城市的發(fā)展，伴隨而來的熱島效應(yīng)的加劇是需要引起高度重視的。廣州市區(qū)的年均溫逐年在增加，廣州城郊大部地區(qū)熱島效應(yīng)發(fā)展特征仍然是嚴峻的，如何減緩這些趨勢，防止我們成為氣候難民以及改善環(huán)境，是目前的當務(wù)之急。

參考文獻：

1、楊士弘.廣州城市熱島效應(yīng)[J].華南師范大學學報，1984(2).

2、吳艷標.廣州城區(qū)熱島特征及其空氣污染的影響[J].熱帶氣象，1986(3).

3、范紹佳，董娟，郭璐璐.城市發(fā)展對廣州溫度場影響的分析[J].熱帶氣象學報，2005(6).

4、李春梅，陳新光，唐力生.廣州市2005年熱島強度變化特征[J].廣東氣象，2006(11).

5、李勇.城市尺度熱島強度與城市空間形態(tài)關(guān)系研究[D].華南師范大學地理科學學院，2007(6).

＊本文由國家自然科學基金（40541002）和廣東省自然科學基金（5005943）資助。

（作者單位：許爭艷，廣州科技貿(mào)易職業(yè)學院管理系；孫武，華南師范大學地理科學學院）