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        不同下墊面對(duì)寧波市區(qū)夏季氣溫的影響

        2014-05-30 05:13:54趙伍杰丁燁毅黃鶴樓
        浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年5期
        關(guān)鍵詞:路站新河城市熱島

        趙伍杰,丁燁毅,黃鶴樓,吳 敏

        (1.浙江省寧波市氣象臺(tái),浙江 寧波 315012;2.慈溪市氣象局,浙江 慈溪 315300)

        現(xiàn)代城市氣候最顯著的特征之一就是熱島效應(yīng),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,其有日漸嚴(yán)重的趨勢[1]。城市下墊面性質(zhì)改變導(dǎo)致下墊面物理和生物學(xué)特性改變,對(duì)城市氣候有十分顯著的影響。一方面,城市建筑的特殊熱力性質(zhì)等原因造成城市熱島現(xiàn)象的出現(xiàn)[2],另一方面,城市中相對(duì)集中的水體和綠地由于具有與城市建筑區(qū)完全不同的熱力特性,對(duì)城市氣候具有一定的調(diào)節(jié)作用,可在一定程度上緩解城市熱島效應(yīng),改善城市生活環(huán)境[3-5]。國內(nèi)外學(xué)者做了大量關(guān)于熱島效應(yīng)及城市化對(duì)高溫的影響研究[6-9],將重點(diǎn)主要放在城市化引起的下墊面變化的增溫作用,但下墊面類型復(fù)雜,具有極強(qiáng)的不均勻性,不同類型下墊面對(duì)氣溫有著不同的影響[10-12],進(jìn)一步分析不同下墊面熱力性質(zhì)對(duì)氣溫的影響有利于更好地了解熱島效應(yīng)形成機(jī)制。

        隨著大氣監(jiān)測自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展,自動(dòng)氣象觀測站已成為目前氣象觀測的主要手段之一,大大提高了觀測的時(shí)空密度;自動(dòng)站所測數(shù)據(jù)誤差基本都在允許范圍之內(nèi)[13],且在觀測時(shí)間上具有更好的統(tǒng)一性,使得在當(dāng)前氣象服務(wù)中發(fā)揮著越來越重要的作用[14-15]。作者利用寧波市不同城市下墊面上的自動(dòng)氣象觀測站提供的逐時(shí)氣溫資料,分析不同下墊面上的氣溫變化特征,了解不同類型下墊面上的氣溫變化對(duì)城市氣溫變化的影響程度,為合理改善人類的生活環(huán)境以及城市土地利用規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

        1 資料與方法

        利用寧波市自動(dòng)站觀測2010-2012年夏季6-9月的氣溫資料來研究不同下墊面上氣溫的變化特征及其對(duì)氣溫變化的影響。選取新河路、工程學(xué)院、信誼小學(xué)、兒童公園、姚江公園等5個(gè)具有不同下墊面特征的站點(diǎn)。根據(jù)站點(diǎn)周邊地理環(huán)境分析,新河路站可代表城市建筑特征,工程學(xué)院可代表建筑和綠地的綜合下墊面特征,信誼小學(xué)可代表城郊建筑特征,兒童公園站可代表城市綠地特征,姚江公園可代表綠地和水體綜合下墊面特征。采用對(duì)比分析方法,分析夏季城市不同下墊面上的氣溫日變化、小時(shí)變化速率及典型天氣下的變化特征,進(jìn)而探討城市不同下墊面對(duì)氣溫的影響。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 氣溫變化特征

        表1表明,夏季新河路的平均氣溫最高,白天平均氣溫高出其他站點(diǎn)0.5℃以上;各站夜間氣溫較接近,因此日較差的差異主要由白天氣溫決定,但日較差總體差異不大;除兒童公園外,其余各點(diǎn)極端最高氣溫均超過40℃,極端最高氣溫出現(xiàn)在新河路。

        2.2 氣溫日變化

        不同城市下墊面之間的氣溫日變化總體趨勢一致 (圖1),最低氣溫和最高氣溫的出現(xiàn)時(shí)間分別為5:00和13:00。日落后至日出前的夜間各站氣溫基本一致,但白天新河路的高溫特點(diǎn)明顯,日最高氣溫高于其他站點(diǎn)0.7℃以上。新河路站白天氣溫較高,充分體現(xiàn)城市建筑對(duì)氣溫的增溫作用;城市綠地、水體等能有效降低城市氣溫,尤其是在白天,使氣溫變化得到有效抑制,因此夏季城市綠地、水體等對(duì)城市氣溫的調(diào)節(jié)作用不可忽視。

        表1 寧波夏季各站氣溫基本變化特征 ℃

        2.3 氣溫變化速率

        以相鄰2 h(整點(diǎn)北京時(shí))的平均氣溫差表示氣溫變化速率,得到了各站氣溫變化速率夏季日變化特征 (圖1)。由圖1可知,各站逐時(shí)平均氣溫的變化速率日變化趨勢差異不大。各站均在6:00后開始升溫,新河路站升溫最快,其余各站升溫速率接近,8:00達(dá)到各自最大升溫速率,新河路升溫速率1.3℃·h-1;各站均在14:00起開始降溫,新河路降溫最快,18:00新河路、工程學(xué)院、兒童公園、姚江公園達(dá)到各自最大降溫速率,19:00信誼小學(xué)達(dá)到最大降溫速率,各站降溫速率均不高于0.9℃·h-1。

        圖1 寧波夏季各站逐時(shí)平均氣溫 (左)及其變化速率 (右)

        總體來說,各站氣溫在日出后和日落前變化迅速。由圖1可知,日出后各站氣溫差異突然加大,這是由于日出后不同下墊面吸收能量的速率和比熱存在差異,致使升溫速率不同;日落前時(shí)段存在著與日出后時(shí)段相同的機(jī)制,所以,日出后、日落前的氣溫變化速率對(duì)各站氣溫的日變化特征有著決定性作用。各站氣溫變化速率的具體特征為:大部分時(shí)段新河路氣溫變化速率要比其余站點(diǎn)高;日出后新河路升溫最快,日落前新河路降溫最快,夜間各站降溫平穩(wěn)。

        2.4 典型天氣下氣溫日變化及變化速率

        選取晴天 (2012年7月25-31日),陰天 (6月12日、6月15-16日,6月19-20日、6月28日、9月23日),雨天 (8月7-8日、8月23-24日、9月13-15日),分析各站在典型天氣下逐時(shí)平均氣溫變化及其變化速率。

        由圖2可知,在晴天條件下,新河路白天氣溫較高,夜間氣溫較低,主要與地面長波輻射有關(guān),白天輻射升溫強(qiáng),夜間輻射降溫強(qiáng),其余各站變化趨勢接近;氣溫變化速率總體相似。

        由圖3可知,在陰天條件下,新河路站氣溫明顯高于其他各站,其他各站氣溫差異不大,主要是由于城市建筑下墊面熱容量大,貯存熱量的能力強(qiáng);氣溫變化速率,新河路站也大于其余各站,且波動(dòng)較大,其余各站差異不明顯。

        圖2 寧波夏季晴天各站逐時(shí)平均氣溫及其變化速率

        圖3 寧波夏季陰天各站逐時(shí)平均氣溫及其變化速率

        由圖4可知,在雨天條件下,各站氣溫和速率變化總體較一致,這主要和太陽輻射、地面輻射比較弱有關(guān),速率變化也較小。

        綜上分析,逐時(shí)平均氣溫的變化速率僅與天氣類型相關(guān),與下墊面類型關(guān)聯(lián)度不大。

        3 小結(jié)與討論

        用寧波市區(qū)不同城市下墊面上設(shè)立的自動(dòng)氣象觀測站3個(gè)夏季的逐時(shí)氣溫資料分析各種典型下墊面上的氣溫特點(diǎn),結(jié)果表明不同下墊面條件對(duì)氣溫的日變化有重要影響。

        夏季代表城市建筑特征的新河路平均氣溫最高,各站夜間氣溫較接近,日較差總體差異不大。不同城市下墊面之間的氣溫日變化總體趨勢一致,但白天新河路的高溫特點(diǎn)明顯,說明城市建筑對(duì)氣溫的增溫較強(qiáng),城市綠地、水體等能有效抑制城市氣溫的上升。各站逐時(shí)平均氣溫的變化速率變化趨勢差異不大,6:00開始升溫,8:00達(dá)到各自最大升溫速率,14:00開始降溫;大部分時(shí)段新河路氣溫變化速率要比其余站點(diǎn)高。晴天新河路白天氣溫較高,夜間氣溫較低;陰天新河路站氣溫明顯高于其他各站,雨天各站氣溫較一致;各種典型天氣條件下,不同下墊面氣溫變化速率總體相似。

        綜上,綠地、水體對(duì)氣溫有較強(qiáng)調(diào)節(jié)作用,在城市規(guī)劃和建設(shè)中,提高綠地面積,適當(dāng)增加水體,無疑將對(duì)改善城市氣候狀況,緩解熱島效應(yīng)發(fā)揮積極的作用。

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