張萬軍,茍小平,張 峰張景軒張景怡張景妍

（1.甘肅澤德電子技術(shù)有限公司，甘肅 天水 745000；2.隴東學(xué)院，甘肅 慶陽 745000；3.蘭州工業(yè)化設(shè)備有限公司，甘肅 蘭州 730050；4.蘭州大學(xué) 管理學(xué)院,甘肅 蘭州 730050）

1 問題的提出

盡管城市熱島效應(yīng)的存在已是不爭的事實[1-10]，但它是否對當(dāng)前增溫趨勢產(chǎn)生影響卻存在著兩種不同的結(jié)論。對近些年城市熱島效應(yīng)的研究分析可以看出，城市的熱島效應(yīng)的影響是顯著的。因此對小尺度，尤其是單個城市熱島效應(yīng)對氣溫變化的影響的分析顯得相對重要[2]。方峰等的研究指出[3]，西北地區(qū)城市熱島效應(yīng)與城市大小密切相關(guān)。任春艷等[4-6]研究表明蘭州市也存在著熱島效應(yīng)。

IPCC第四次評估報告的結(jié)論是：在大陸尺度和半球尺度上，城市的熱島效應(yīng)可以忽略不計，但也許因為部分城市站點設(shè)置在城市的公園里，公園里觀測站點的數(shù)據(jù)并不代表城市的真實情況[11-20]。因此，盡管城市的熱島效應(yīng)客觀存在，但是對當(dāng)前的增溫趨勢的影響是一個爭論的話題。

盡管對西北地區(qū)及蘭州市的熱島效應(yīng)做了大量的分析，但是缺乏對熱島效應(yīng)在時間變化的階段性、季節(jié)差異和對年最高、最低氣溫影響的分析，同時也缺乏在熱島效應(yīng)和區(qū)域增溫趨勢相互關(guān)系等方面的研究。本文重點針對以上這些問題展開分析研究，以期對蘭州城市發(fā)展對氣溫變化及增溫趨勢做出進一步的研究。

2 資料與方法

2.1 資料

本文的數(shù)據(jù)主要來自中國氣象局氣象中心以及《甘肅統(tǒng)計年鑒》和《蘭州統(tǒng)計年鑒》，站點包括蘭州市、皋蘭、榆中及靖遠(yuǎn)站，主要是用近40年的氣溫的年數(shù)據(jù)、季節(jié)數(shù)據(jù)、月數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來分析蘭州市在近40年的城市化對城市氣溫的影響。

2.2 方法

本文主要是根據(jù)蘭州市周圍三站點氣溫的對比來顯示出蘭州在近40年氣溫變化，再根據(jù)氣溫的變化方面用線性回歸得出一個氣溫線性的變化趨勢，也在一定程度上分析蘭州市的氣溫的變化趨勢，從而得出年均溫、季節(jié)平均溫度等的變化。

氣溫的線性趨勢計算公式為：

式中：yn是某一年的氣溫，xn為時間序列，b為氣溫的線性趨勢系數(shù)，a為常數(shù)。

氣溫的線性計算公式為：

式中：y2、y1分別為某一時段的氣溫末值和起始值，δt為時間的長度，δV為某一時段氣溫的線性趨勢[1]，即某地氣溫在10年內(nèi)的變化值。

3 結(jié)果與分析

3.1 蘭州城市化對平均氣溫的影響

3.1.1 對年平均氣溫的影響

為了更好地考察城市化對年均氣溫趨勢的影響，把近四十年的氣溫劃為四個階段，即對1969-2007年、1969-1978年、1978-2007年和 1996-2007年4個階段的氣溫變化進行統(tǒng)計分析，4個站的不同時段的線性趨勢系數(shù)和趨勢的統(tǒng)計結(jié)果見于表1。

表1 不同時段年平均氣溫的線性變化趨勢統(tǒng)計

從表1中可以看出：（1）1969-2007年蘭州市的增溫為0.5℃／10a，這是其他三個站點的2倍左右.（2）1969-1978年蘭州市與周邊三個站點的增溫很小，有些地區(qū)甚至出現(xiàn)了負(fù)值。綜上蘭州市1969-2007年增溫趨勢從0.50～1.60、增溫系數(shù)從0.0655～0.1451變化，可以發(fā)現(xiàn)城市熱島效應(yīng)在不斷增強，并且對增溫趨勢的影響加大，這也在另一方面反映出周圍三站站在最近10年中城鎮(zhèn)化的速度也在加快。利用蘭州市與榆中、蘭州市與靖遠(yuǎn)的年平均氣溫和季節(jié)平均氣溫的對比繪制出下面兩幅圖（如圖1，圖 2 所示）。

圖1 蘭州與榆中站的溫差變化

圖2 蘭州與靖遠(yuǎn)站的溫差變化

從圖1、圖2中可以發(fā)現(xiàn)看出：從1969-2007年，蘭州市與周邊站點的年溫差在不斷地增加。1969-1980年和1980—2007年兩個階段中，后一階段的增溫比前一階段高出1.2℃，這也與我國城市化主要發(fā)生在20世紀(jì)80年代相吻合。

3.1.2 對季節(jié)平均溫度的影響

對 1969-2007年、1969-1978年、1978-2007年和1996-2007年4個階段的季節(jié)氣溫變化進行統(tǒng)計分析，4個站的不同時段的線性趨勢系數(shù)和趨勢的統(tǒng)計結(jié)果見于表2。

表2 1996-2007年不同季節(jié)平均氣溫的線性趨勢比較

表2中，蘭州市在春冬季節(jié)的增溫趨勢較周邊站點要高，增溫趨勢達到0.25℃／10a；夏季增溫趨勢為0.1℃/10a，相對于春冬季要小一點，且趨勢系數(shù)都明顯的比周邊站點要高，即蘭州市的增溫在季節(jié)上表現(xiàn)出與年增溫趨勢一樣的特性。

綜上可以發(fā)現(xiàn)，蘭州市的城市化使得蘭州市的氣溫具有明顯的季節(jié)性，即城市熱島效應(yīng)對春冬季的增溫趨勢影響最大，夏季次之，秋季最小。

3.2 蘭州城市熱島效應(yīng)對年最高、最低氣溫的影響

下面再看一下城市熱島效應(yīng)對年最高溫和最低溫的影響，通過蘭州市與周邊幾個站點的年最高溫及最低溫的比較來分析城市熱島效應(yīng)對氣溫的影響。（如圖3-4所示）

圖3 蘭州市與周邊地區(qū)年最高溫對比圖

圖4 蘭州市與周邊地區(qū)年最低溫對比圖

對比圖3和圖4可以看出，雖然城市熱島效應(yīng)對年最高溫的貢獻較小，但是還是有一定的影響；而對年最低溫的影響比較強烈。但是在2004年開始蘭州市周邊站點的年最高溫的溫差圖中，年最高溫差開始變?yōu)檎登矣屑哟蟮内厔?，這與蘭州市擴展城市規(guī)模，使得城市的下墊面性質(zhì)改變，城市化進程加快有關(guān)；而年最低溫的溫差一直為正且這一溫差正在增大。

4 結(jié)論

1）城市熱島效應(yīng)存在著季節(jié)性：表現(xiàn)出春冬季增溫幅度最大，夏季次之，而秋季最不明顯的特點。

2）蘭州的城市化對年最低溫和最高溫的影響：對年最低溫的影響強度明顯的大于對年最高溫的影響。