趙鐘博

摘要：結(jié)合沈陽氣象站近些年記錄的氣象資料，分析沈陽城市熱島效應(yīng)與不同天氣的關(guān)系。研究結(jié)果顯示，無論天氣條件如何，其在08時(shí)熱島效應(yīng)表現(xiàn)最弱，而在其他天氣條件下20時(shí)熱島效應(yīng)表現(xiàn)最強(qiáng)，同時(shí)14時(shí)最弱；且熱島效應(yīng)在白天強(qiáng)度均低于夜間。同時(shí)，沈陽熱島效應(yīng)在晴朗無風(fēng)條件下白天與夜間相差最大，達(dá)到0.73℃。

關(guān)鍵詞：天氣條件；沈陽城市；熱島效應(yīng)

一、 城市熱島效應(yīng)概述

城市熱島效應(yīng)（UHI effect）主要是由于市區(qū)存在大量人工發(fā)熱設(shè)施，建筑物與道路比較密集，同時(shí)隨著人口的快速增加，導(dǎo)致市區(qū)綠地面積急劇減少等因素，直接造成市區(qū)存在大量高蓄熱物體，使城市市區(qū)溫度高于郊區(qū)溫度，發(fā)生城市“高溫化”現(xiàn)象。在觀察城市周邊溫度地圖，可以看出郊區(qū)溫度變化范圍比較小，而城市溫度處于較高溫度區(qū)間，比較形象就好像城市在周圍凸起一部分，這就是城市熱島效應(yīng)。影響城市熱島效應(yīng)的因素很多，如市區(qū)人口規(guī)模、供熱設(shè)備及空氣質(zhì)量等。目前統(tǒng)計(jì)城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度的方法主要利用記錄市區(qū)溫度與郊區(qū)溫度的溫差來說明城市受到的熱島效應(yīng)的強(qiáng)度大小，下文有關(guān)沈陽城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度采用此方式。

二、沈陽城市在晴朗無風(fēng)的天氣條件下熱島特征分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)沈陽城市天氣條件發(fā)現(xiàn)，在晴朗無風(fēng)天氣條件時(shí)，其城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度在14時(shí)達(dá)到最弱，在20時(shí)達(dá)到最強(qiáng)。且白天的熱島效應(yīng)強(qiáng)度低于夜間，熱島效應(yīng)造成的溫度差達(dá)到0.73℃，是所有觀測的天氣中熱島效應(yīng)造成的溫度差值最高的天氣，這個(gè)結(jié)果說明城市熱島效應(yīng)極易在晴朗無風(fēng)的天氣條件下形成。分析可知，在晴朗無風(fēng)的天氣情況下，由于白天太陽輻射，郊區(qū)與市區(qū)吸收的熱量大致相同，導(dǎo)致熱島效應(yīng)不明顯；而在夜間，市區(qū)的綠色程度較低，硬化面積過大，造成郊區(qū)的下墊面導(dǎo)熱率與熱容量低于市區(qū)，使市區(qū)具有較高的蓄熱能力，因此在夜間，市區(qū)的溫度下降速度就會低于郊區(qū)溫度下降的速度。另外，沈陽市區(qū)中大量建筑物在白天可以吸收大量熱量，這也影響市區(qū)溫度下降的速度。以上因素都促使了沈陽市區(qū)與郊區(qū)在夜間具有較大的溫差，使得其具有較大的熱島效應(yīng)。表1為在不同季節(jié)晴朗無風(fēng)的天氣熱島效應(yīng)強(qiáng)度狀態(tài)。從中可以看出，冬季的熱島效應(yīng)最強(qiáng)，這主要是由于沈陽市區(qū)在冬季取暖產(chǎn)生大量的熱量，同時(shí)釋放大量廢氣，而且市區(qū)空間相對密閉，熱量不容散失，造成市區(qū)溫度高于郊區(qū)溫度。

三、沈陽城市在下雨的天氣條件下熱島特征分析

在下雨天氣條件下，沈陽城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度在14時(shí)達(dá)到最弱，在20時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，而且數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明小雨、中雨、大雨與暴雨的熱島效應(yīng)表現(xiàn)規(guī)律一致，推測表明可能熱島效應(yīng)與降水量有關(guān)，因?yàn)樯蜿柺袇^(qū)每次下雨的降水量都差不多。結(jié)合沈陽城市降水量具體數(shù)據(jù)分析，其熱島效應(yīng)的強(qiáng)度確實(shí)受到雨水的分布、持續(xù)時(shí)間以及降水量等因素的影響，而且沈陽城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度隨著降水量的減小而減弱。具體原因可能是由于水的比熱容比較大，較大的降水量會吸收較多的熱量，同時(shí)下雨時(shí)，其云彩會直接遮擋太陽對地面的熱量輻射，這同樣會影響市區(qū)與郊區(qū)，因此使得沈陽市區(qū)熱島強(qiáng)度表現(xiàn)比較低。如表2所示：

四、沈陽城市在霧的天氣條件下熱島特征分析

根據(jù)沈陽氣象資料可知，其出現(xiàn)濃霧天氣的樣本占起霧天氣的樣本的比例較低，因此分析時(shí)，將兩者統(tǒng)一進(jìn)行分析。在有霧天氣條件下，沈陽城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度在08時(shí)表現(xiàn)的最弱，在20時(shí)表現(xiàn)的最強(qiáng)，而且數(shù)據(jù)顯示熱島效應(yīng)的強(qiáng)度和霧的出現(xiàn)與消散時(shí)間長度相關(guān)。根據(jù)不同霧的種類特征可知，沈陽地區(qū)起霧屬于輻射霧。在有霧的天氣條件下，直接會影響太陽對市區(qū)與郊區(qū)的輻射作用，降低了市區(qū)與郊區(qū)的地面溫度，因此使市區(qū)與郊區(qū)之間的溫差減小，從而減弱了市區(qū)的熱島效應(yīng)強(qiáng)度。隨著霧的強(qiáng)度的增加，市區(qū)熱島效應(yīng)強(qiáng)度逐漸降低，這顯示霧會明顯較弱市區(qū)的熱島效應(yīng)。分析可知，因?yàn)殪F可以極大地遮擋太陽對于地面的輻射作用，這時(shí)僅有散射輻射起作用，這就使得市區(qū)與郊區(qū)之間的溫差減小，降低市區(qū)熱島效應(yīng)的強(qiáng)度。

五、沈陽城市在不同風(fēng)速的天氣條件下熱島特征分析

結(jié)合沈陽城市不同風(fēng)速天氣條件下的相關(guān)數(shù)據(jù)分析，而且沈陽地區(qū)六級以上風(fēng)速天氣天數(shù)占整個(gè)樣本的比例很低，可以忽略。研究結(jié)果顯示，在不同風(fēng)速條件下，沈陽城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度在14時(shí)表現(xiàn)最弱，同時(shí)在20時(shí)表現(xiàn)最強(qiáng)；而且城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度隨著風(fēng)速的減弱而減弱，這就說明城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度與風(fēng)速有關(guān)。分析可知，在較強(qiáng)風(fēng)速作用下，會直接引起空氣層結(jié)的不穩(wěn)定，使空氣在水平與垂直方向具有較強(qiáng)的混合作用，這就會使市區(qū)的熱量被地面風(fēng)吹走，可以起到減弱城市熱島效應(yīng)的作用。另外在不同風(fēng)速情況下，白天的熱島效應(yīng)強(qiáng)度均低于夜間。表3為不同風(fēng)速下熱島效應(yīng)強(qiáng)度。

總結(jié)

通過以上內(nèi)容表明，不同天氣條件下沈陽城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度有所不同，同時(shí)由于現(xiàn)在城市的氣象觀測點(diǎn)較小，不能全面地了解不同天氣條件對于市區(qū)熱島效應(yīng)的影響，使得此項(xiàng)研究具有一定的局限性。所以，要結(jié)合沈陽市區(qū)的實(shí)際情況，科學(xué)合理增加氣象觀測點(diǎn)的設(shè)置，對市區(qū)不同方向與不同位置的城市熱島效應(yīng)進(jìn)行精確地了解，這樣就可以幫助預(yù)測更精確地市區(qū)天氣預(yù)報(bào)，同時(shí)合理規(guī)劃城市布局，打造市區(qū)通風(fēng)路線，防止霧霾的形成具有重要意義。

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