譙 奎,唐曉萍,何澤能,顏麗桃

(1.重慶市沙坪壩區(qū)氣象局,重慶 沙坪 400030;2.重慶市氣象科學(xué)研究所,重慶 401147)

重慶城市熱島研究與創(chuàng)建國家生態(tài)園林城市

譙 奎1,唐曉萍1,何澤能2,顏麗桃1

(1.重慶市沙坪壩區(qū)氣象局,重慶 沙坪 400030;2.重慶市氣象科學(xué)研究所,重慶 401147)

分析重慶市創(chuàng)建國家生態(tài)園林城市對城市熱島的評估、研究需求,城市熱島研究現(xiàn)狀和面臨的一些問題,總結(jié)城市熱島的基本規(guī)律,設(shè)計面向國家生態(tài)園林城市的城市熱島研究方案。提出根據(jù)國家生態(tài)園林城市的評價標(biāo)準(zhǔn)研究得出權(quán)威的、準(zhǔn)確的城市熱島現(xiàn)狀評價結(jié)果;通過高分辨率數(shù)值模式開展模擬實驗研究,明確其在創(chuàng)建國家生態(tài)園林城市中的利、弊作用;總結(jié)基本規(guī)律和防控城市熱島的措施,為城市規(guī)劃和園林綠化提供參考等建議。

城市熱島研究建議。

重慶;城市熱島;國家生態(tài)園林城市

1 引言

重慶市位于四川盆地東部,長江上游,地處丘陵地帶,多山多霧。重慶市是西南地區(qū)的經(jīng)濟重鎮(zhèn),為中國六大工業(yè)基地之一。隨著重慶市社會經(jīng)濟的高速發(fā)展,工業(yè)化水平的提高和城市化進(jìn)程的加劇,城市規(guī)模迅速膨脹,城市人口急劇增長,城市建筑物越來越密集,以及機動交通工具的成倍增長,這些變化顯著地改變著整個城市的生態(tài)環(huán)境。以熱島效應(yīng)為代表的熱環(huán)境變化,作為影響城市環(huán)境質(zhì)量的重要因素,也越來越引起人們的重視,尤其是夏季,高溫酷暑已經(jīng)開始嚴(yán)重地影響到人們的正常生活和工作。

2010年2月4日重慶市被住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部命名為國家級園林城市。在此基礎(chǔ)之上,重慶市政府召開動員大會,提出我市將再接再厲,爭取用兩年時間創(chuàng)建國家生態(tài)園林城市的建設(shè)目標(biāo)。要創(chuàng)建國家生態(tài)園林城市,其基本指標(biāo)要求之一便是要將城市熱島效應(yīng)程度控制在 2.5℃以內(nèi)。近年來,重慶市還提出了山水園林“宜居城市”的建設(shè)、“五個重慶”的建設(shè)、以及“藍(lán)天行動”,這些都迫切需要加強城市熱島等城市氣象災(zāi)害的研究和防御。

城市熱島效應(yīng)是指城市中氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。城市熱島效應(yīng)的出現(xiàn),在一定程度上會加重高溫炎熱的程度。特別是在高溫干旱期間,熱島效應(yīng)的出現(xiàn)可能使高溫酷熱天氣更為嚴(yán)重,產(chǎn)生的危害更大。由于重慶市地形復(fù)雜,山巒起伏,江河縱橫,使城市熱島效應(yīng)的監(jiān)測和評估也比較困難,因此只有開展相應(yīng)的基礎(chǔ)研究和分析,才能客觀準(zhǔn)確的量化和評估重慶市城市熱島的強度和分布情況,為國家生態(tài)園林城市的創(chuàng)建提供評估指標(biāo)。

在這樣的背景下,對重慶市的城市熱島效應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測和模擬實驗研究,并進(jìn)行科學(xué)的評估,不但是創(chuàng)建國家生態(tài)園林城市工作的基本要求,還對于減輕高溫干旱的危害,改善整個城市的生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境,提高人民的生活質(zhì)量,維持城市可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。

2 重慶市城市熱島研究現(xiàn)狀

對于重慶市的城市熱島現(xiàn)象,目前已有一些專家、學(xué)者利用氣象資料、衛(wèi)星遙感資料和數(shù)值模擬方法對重慶市城市熱島的時空分布規(guī)律和形成原因進(jìn)行了探討。任啟福[1]使用歷史資料分析了重慶市二十世紀(jì)七、八十年代城市熱島的時間變化、時空分布和天氣現(xiàn)象對熱島的影響。李子華等[2]利用 1989年12月至 1990年1月外場綜合觀測資料分析了城市熱島的水平分布、熱島和濕島的垂直結(jié)構(gòu)及其成因。何澤能等[3]采用加密氣象站觀測資料對重慶市 2006年夏季的城市熱島進(jìn)行了初步研究,結(jié)果表明 2006年夏季特大高溫干旱期間重慶市存在明顯的熱島效應(yīng),平均熱島強度值為 1.0℃,熱島效應(yīng)的日變化明顯,熱島強度夜間強,白天弱,夜間平均熱島強度為 1.4℃,熱島效應(yīng)加重了市區(qū)夜間的高溫?zé)岷?。王艷姣、張培群等[4]利用 EOS/ MOD IS衛(wèi)星資料反演的地表溫度分析了重慶市夏季地表熱場分布狀況,結(jié)果表明 2000年以來,重慶市熱島效應(yīng)明顯增強。易佳、田永中等[5]利用 1988年、2001年、2006年3個時相的 LandsatT M/ET M+影像反演地表溫度研究了重慶市的城市熱島分布,結(jié)果表明重慶市主城區(qū)熱島效應(yīng)的空間分布呈現(xiàn)出一種混合狀態(tài),熱島與地表覆被類型關(guān)系密切,突出表現(xiàn)在城市建設(shè)用地區(qū)比其它類型的土地溫度高,地表溫度與 NDV I、NDW I呈現(xiàn)一種顯著的負(fù)相關(guān)。但尚銘、安海鋒等[6]使用重慶市 2006年14個時相的NOAA/AVHRR衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型研究了重慶市的亮溫場,結(jié)果表明山脈植被對下墊面的降溫作用明顯。李成范等[7]以 2007年Landsat5 T M影像為數(shù)據(jù)源,利用單窗算法對重慶市城市地表溫度進(jìn)行反演,并進(jìn)行城市地面亮溫等級劃分,在從城市土地利用類型、NDV I等方面對重慶市城市熱島效應(yīng)強度和空間格局分布及其特征進(jìn)行了探討,結(jié)果表明城區(qū)熱島現(xiàn)象顯著,且分布不均勻;不同土地利用類型對熱島效應(yīng)影響不同;城市地面亮溫與NDV I呈明顯的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。何澤能等[8]以高分辯率數(shù)值模式模擬研究了重慶市2006年夏季強熱島時段的熱島分布情況。

近年來由于城市面積大,建筑物密度大,重慶市區(qū)與郊區(qū)之間存在著較明顯的熱島效應(yīng),但市內(nèi)地形復(fù)雜,山巒起伏,江河縱橫,使熱島效應(yīng)的分布也比較復(fù)雜,過去熱島多呈零散分布,但隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,熱島效應(yīng)日趨明顯,熱島的分布也呈現(xiàn)出逐步由零散向連片過渡的趨勢。加之重慶地處長江、嘉陵江和烏江河谷,西部是青藏高原大地形,南靠云貴高原,東面、北面有大巴山和秦嶺為屏障,地形閉塞,氣流不暢,熱量不易與外界交換,特別是在夏季風(fēng)盛行時,低層偏南氣流沿山地下滑到河谷地帶,容易出現(xiàn)下沉增溫。

重慶市主城區(qū)主要位于中梁山和銅鑼山之間,市內(nèi)山脈的存在對主城氣溫的影響是多方面的。其一,山脈對主城造成遮擋效應(yīng),使主城地形較為閉塞,熱量難以擴散;其二,山脈地帶的植被較好,對下墊面的降溫作用明顯;其三,山脈地帶海拔的升高,也對氣溫的降低有一定作用。重慶市的氣溫還受到長江和嘉陵江的影響。河流水體的高熱容性、流動性以及河谷風(fēng)的存在,對臨江區(qū)域城市熱島效應(yīng)具有明顯的減弱作用。城市水體的存在也使夏季氣溫升高的幅度變得緩和一些。因此,濱江沿岸的氣溫要比遠(yuǎn)離河岸的地方低一些。

3 重慶市城市熱島研究面臨的問題

從重慶市城市熱島研究現(xiàn)狀可以看到,雖然有多位研究人員利用氣象資料、遙感資料等資料和遙感反演、統(tǒng)計診斷、數(shù)值模擬等方法,從不同的方式和途徑揭示了重慶市城市熱島的特性、分布和主要變化規(guī)律。但是由于資料、方法的不同,目前的城市熱島研究還面臨著一些問題,還不能完全適應(yīng)創(chuàng)建國家生態(tài)園林城市的工作需求。主要問題有:

①氣象觀測資料時間長、連續(xù)性好,但由于站點稀少,統(tǒng)計分析的熱島空間分布較粗。

②遙感資料反演的城市熱島空間分布較細(xì),但由于遙感資料監(jiān)測次數(shù)有限,無法進(jìn)行熱島的日變化等時間連續(xù)監(jiān)測分析。

③由于資料和研究方法的不同,分析統(tǒng)計出的熱島強度的口徑不一致,差異也較大。

由于熱島監(jiān)測資料、方法的差異,以及重慶市內(nèi)地形復(fù)雜,山巒起伏,江河縱橫,熱島效應(yīng)的分布比較復(fù)雜,目前還沒有一個權(quán)威的、準(zhǔn)確的評價結(jié)果,這無法滿足重慶市創(chuàng)建國家生態(tài)園林城市的迫切需要。

4 面向國家生態(tài)園林城市的城市熱島研究方案

近年來,隨著氣象事業(yè)的發(fā)展,重慶市及周邊地區(qū)興建了許多加密自動氣象站,一方面它加密了觀測點,使觀測的數(shù)據(jù)空間代表性更好;另一方面,它是不間斷的連續(xù)觀測,便于取得連續(xù)的觀測數(shù)據(jù)和利于分析。

因此,利用近年的加密觀測資料、歷史氣候等資料分析和評價城市熱島的年、季節(jié)、日變化規(guī)律;結(jié)合MOD IS、T M等遙感資料,分析和評價城市熱島的精細(xì)空間分布情況;使用澳大利亞高分辨率數(shù)值模式(TAPM)數(shù)值模擬實驗研究山脈、江河、城市布局等對熱島影響規(guī)律;并針對山城重慶提出控制和減輕城市熱島的決策建議,為城市園林綠化和城市規(guī)劃建設(shè)提供參考;為重慶市創(chuàng)建國家生態(tài)園林城市提供城市熱島方面的基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。圖 1為研究方案的示意圖。

5 結(jié)論和建議

圖 1 城市熱島研究方案示意圖

本文分析了重慶市城市熱島研究現(xiàn)狀和面臨的一些問題,總結(jié)了城市熱島的基本規(guī)律,并提出了面向國家生態(tài)園林城市的城市熱島研究方案。其主要結(jié)論和建議如下:

①重慶市目前的城市熱島的分析統(tǒng)計口徑不一致,差異也較大。應(yīng)當(dāng)根據(jù)國家生態(tài)園林城市的評價標(biāo)準(zhǔn)有針對性的開展城市熱島研究,得出權(quán)威的、準(zhǔn)確的城市熱島現(xiàn)狀評價結(jié)果。

②重慶市內(nèi)地形復(fù)雜,山巒起伏,江河縱橫,熱島效應(yīng)的分布也比較復(fù)雜。但山脈和江河的存在,對城市熱島的主要作用可能是抑制作用,因此需要通過高分辨率數(shù)值模式開展模擬實驗研究,明確其在創(chuàng)建國家生態(tài)園林城市中的利、弊作用。

③重慶市的城市規(guī)劃和園林綠化防控城市熱島的科學(xué)依據(jù)還不完善。因此建議根據(jù)數(shù)值模擬實驗結(jié)果,總結(jié)基本規(guī)律和防控城市熱島的措施,為城市規(guī)劃和園林綠化提供參考。

[1] 任啟福 .重慶城市熱島效應(yīng)[J].重慶環(huán)境科學(xué),1992, 14(3):37-41.

[2] 李子華,唐斌,任啟福 .重慶市區(qū)冬季熱島和濕島效應(yīng)的研究[J].地理學(xué)報,1993,48(4):358-366.

[3] 何澤能,李永華,陳志軍,等 .重慶市 2006年夏季城市熱島分析[J].熱帶氣象學(xué)報,2008,24(5):527-532.

[4] 王艷姣,張培群,董文杰,等 .基于MOD IS數(shù)據(jù)的重慶市地表熱環(huán)境效應(yīng)研究 [J].環(huán)境科學(xué)研究,2008,21(3):98 -103.

[5] 易佳,田永中,高陽華,等 .基于 RS的山地城市熱島效應(yīng)及其與土地覆被變化關(guān)系研究 -以重慶市主城區(qū)為例[J].云南師范大學(xué)學(xué)報,2008,28(6):62-69.

[6] 但尚銘,安海鋒,但玻,等 .基于AVHRR和DEM的重慶城市熱島效應(yīng)分析[J].長江流域資源與環(huán)境,2009,18(7):680 -685.

[7] 李成范,劉嵐,周廷剛,等.基于定量遙感技術(shù)的重慶市熱島效應(yīng)[J].長江流域資源與環(huán)境,2009,18(1):60-65.

[8] 何澤能,李永華,白瑩瑩 .重慶市 2006年夏季城市熱島模擬研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(5):2464-2465,2495.

S162

B

2010-09-10

譙奎(1968-),男,工程師,主要從事綜合管理工作。

1003-6598(2010)增刊 -0151-03