西南地区城市热岛强度变化对地面气温序列影响

利用1961—2004年我国西南地区322个站的气温观测资料, 分析了乡村站、小城市站、大中城市站和国家基准/基本站气温变化趋势特点, 着重研究了城市化对城镇站和国家站地面气温记录的影响程度和相对贡献比例。结果显示:区域平均的各类台站年平均气温呈现不同程度的上升趋势, 城市站、国家站的增温速率均高于乡村站。大中城市站和国家站的年平均热岛增温率分别为0.086 ℃/ 10a和0.052 ℃/10a, 其增温贡献率分别达57.6%和45.3%。与大多数地区不同, 西南地区的增温速率明显偏小。因此, 尽管平均热岛强度变化比许多地区弱, 但其相对贡献明显, 表明城市化对该区域气温趋势的绝对影响较弱, 但相对影响较强。另外, 城市热岛增温有明显的季节变化, 表现为秋季最强, 春季或冬季次之, 夏季最弱。热岛增温贡献率则为春季最大 (100%), 夏季次之 (73%以上), 秋季和冬季相对较小。这主要是因为春、夏两季背景气候变凉或趋势微弱, 热岛增温在实际增温中占有更高的比例。     

湖北省城市热岛强度变化对区域气温序列的影响

计算湖北省71个气象站1961～2000年间四季、年平均、最低、最高气温倾向率,绘制其等值线分布图,设计并求取武汉站相对郊区代表站、全省的城市代表站、基本和基准站相对乡村代表站的热岛增温速率和贡献率.结果表明:1)40年来气温倾向率多为正,即呈增温趋势,但时空分布不均,冬季最低气温增速大,夏季最高气温增速小甚至降温,非对称性变化明显,几乎所有情况后20年增温加剧;2)武汉站、全省城市代表站热岛效应影响存在着显著的随时间增大趋势,武汉年平均、最低、最高气温的热岛增温速率分别为0.2、0.37、0℃/10 a,贡献率分别为64.5%、67.3%、0%,而全省城市代表站年3项气温的热岛增温速率略小,贡献率则可达75%以上,有些情况可达100%,且时间差异、非对称性特征与武汉较一致;3)近40年来全省基本和基准站热岛增温贡献率可达60%以上,近20年来还有50%左右.因此,目前根据国家基本、基准站资料建立的温度序列严重地保留着城市化影响.     

威海城市热岛效应特征及其与城市化进程的关系

利用威海市1965—2013年地面气象观测资料和1977—2012年经济社会统计资料,采用城郊气温对比、相关分析等方法,分析了典型滨海城市威海的城市热岛效应特征及其与城市化进程的关系。结果表明:1)近50 a威海城市热岛强度阶段性变化明显,20世纪90年代以前呈现缓慢上升趋势,从90年代开始上升日益显著,平均上升速率为0.13℃/(10 a);2)城市热岛强度季节变化明显,春、夏季热岛效应较为显著,上升速率分别为0.02和0.18℃/(10 a),秋、冬季由于受海洋影响出现冷岛效应,但是随着城市化进程加快,2010年之后冬季也由"冷岛"转变为"热岛";3)城市化对威海市城区增温的贡献率达到36.4%,城市发展指标与城市热岛强度均有较好的正相关关系,其中市区人口规模、经济发展、住宅建设相关性显著,相关系数分别为0.76、0.73和0.44。     

黄土高原山地城市延安的热岛效应

利用延安城市站与延长农村站1969—2008年气温资料,分析了热岛效应对延安气温的影响。结果表明:延安城市发展对年平均气温的影响可分为三个阶段,1992年以前,延安站温度未受影响,1993—2002年,城市影响较轻,年平均气温的热岛效应增温贡献率为38.1%,2003年以后,热岛效应明显,增温在1℃以上,与大城市的热岛增温接近。热岛效应增温对四季温度的影响基本一致,热岛效应增温与自然增温贡献率相等。城市热岛效应对最低气温的影响开始时间早,影响程度高,对年平均最高气温基本无影响。受热岛效应影响,不但提高了城市的温度同时也改变城市的增温率,使得城市气温增温率加大。     

武汉城市热岛效应及其影响要素分析

利用武汉市1961—2010年逐日气温观测资料和1981—2010年城市人口资料,采用城郊对比法、相关分析法、多元线性回归分析等方法,研究了武汉城市热岛效应及其影响要素。结果表明,武汉市自20世纪80年代后热岛效应显著,且随时间发展日益严重,2000年后有所减缓;冬季热岛效应较其他季节明显;最低气温对热岛增温贡献率达83.1%,最高气温和平均气温贡献率分别为33.3%和72.2%。总体而言,武汉为弱热岛强度等级。武汉市城市人口总数与热岛效应有较显著的正相关。气象要素中风速对热岛强度的影响较大。城市人口总数对城市热岛强度的影响更明显,武汉城市热岛受人为影响更严重。     

城市热岛效应对甘肃省温度序列的影响

对甘肃省若干国家基本/基准站、城市站和乡村站1961—2002年共42年季、年平均温度资料等进行了对比分析。结果表明:城市站和国家基本/基准站比乡村站增温趋势显著。近40多年来城市热岛效应对基本/基准站年平均温度的增温贡献率为18.5%,对城市站年平均温度的增温贡献率为37.6%。季节增温率冬季最大,秋季次之,春夏季最小;城市热岛效应对季节增暖的贡献率则为春季最大,夏季次之,秋冬季最小。     

北京地区城市热岛强度变化对区域温度序列的影响

通过对北京地区20个台站1961~2000年月平均温度资料的对比分析,证实热岛效应对城市气象站记录的地表平均气温的绝对影响随时间显著增大,近20 a尤为突出,但其相对影响即热岛增温对全部增暖的贡献却呈下降趋势。近40 a来,北京地区的国家基本、基准站平均温度距平序列与被认为不受城市热岛影响的郊区站平均温度距平序列差异明显,由于热岛效应加强因素引起的国家基本、基准站平均年温度变化速率为0.16℃/(10 a),对整个时期全部增温的贡献达到71%;近20 a来热岛效应加强因素使北京地区国家基本、基准站年平均温度每10 a增暖0.33℃,对该时期全部增温的贡献达到49%。城市热岛效应加强因素对国家基本、基准站季节平均温度上升的贡献在夏、秋季高,冬季最小。本文的结果说明,目前根据国家基本、基准站资料建立的全国或较大区域平均温度序列可能在很大程度上保留着城市化的影响,有必要做进一步的检验和订正。     

济南市城市热岛效应分析

利用1964—2006年济南市气温观测资料,分析了济南市城市热岛效应的年变化特征,济南市热岛效应有逐年增强的趋势。应用区域自动气象站2007—2008年逐时气温观测资料,结合济南市地理信息数据,分析了济南城市热岛的时空分布特征。结果表明:无论春、夏、秋、冬,济南的城市热岛在空间分布上均以泉城广场、市政府为中心呈环状放射发展。热岛强度以冬季最强,秋、春季次之,夏季最弱。济南热岛日变化规律是夜间大于白天,城市热岛以日为周期呈规律性变化,表现为快速形成、快速消失的现象。     

兰州市近50年城市热岛强度变化特征

利用1956-2005年兰州市日平均气温、日最高气温和日最低气温,分析了近50年兰州市城市热岛效应变化,并利用城区和郊区3种气温的倾向率计算了城市热岛强度倾向率和热岛增温贡献率。结果表明：1956-2005年兰州市3种气温的城郊差均呈逐年上升趋势,平均气温、最高气温和最低气温的倾向率分别为每10年0.371℃、0.169℃和0.654℃,其中,最低气温的城郊差上升最明显。近50年兰州市增温主要发生在后25年（1981-2005年）,前25年除城区最低气温外基本上以降温为主。后25年中,城区年平均气温、最高气温和最低气温倾向率分别为每10年0.789℃、0.997℃和0.625℃,郊区则相应为每10年0.493℃、0.790℃和0.077℃,其中最高气温增温最显著,最低气温增温最少;以年平均、最高和最低气温表示的城市热岛强度的倾向率分别为每10年0.395℃、0.188℃和0.674℃,热岛效应对城区增温的贡献率分别达到87.0%、49.6%和100%。冬季城市和郊区的平均气温和最低气温倾向率最大,但热岛增温贡献率最大的是春、夏季气温,而不是冬季气温;这可能主要与兰州市冬季严重的空气污染有关, 因为其对城市热岛有一定的抑制作用。20世纪80年代以后兰州市热岛效应有增强的趋势,但平均气温和最高气温的热岛增温贡献率除个别季节外有所下降。     

阳泉市城市热岛效应特征分析

利用阳泉市3个国家级气象站资料分析了阳泉市城市热岛效应的年际变化、季节变化、月变化和日变化特征,结果表明：阳泉市存在弱的城市热岛效应,1972年-2011年平均热岛强度0．554℃。阳泉市热岛强度冬、秋季强,春、夏季弱;12月最强,5月最弱;阳泉市热岛强度整体呈显著上升趋势,热岛强度的增加主要是由于夏季热岛强度的增强。热岛强度日变化表现为12时最小,从傍晚开始随降温逐渐增大,到早晨气温降到最低时最大,日出之后迅速减小;2008年-2011年最强热岛强度出现在2010年1月14日08时达7．9℃。阳泉市主要城市发展因子与霾日数、气温呈显著正相关,在目前的经济发展水平条件下,城市化发展可能使阳泉城市温度增高,城市绿地面积的增加可能对热岛效应有缓解。     

基于Landsat卫星数据的山东临沂市热岛效应研究

利用Landsat卫星数据分别反演了2005年和2014年临沂市的地表温度和不透水层指数，分析了城市化进程对临沂市热岛效应的影响。结果表明，2005年临沂市表现为中等强度的热岛效应，2014年表现为强热岛效应。利用地面站点资料统计分析来看，2005～2014年，临沂市热岛强度总体呈波动增加的趋势,冬季最强，春秋季次之，夏季较弱。分析城市化因子发现，城市经济、人口、用电消耗、城市房屋面积增量等多个因素对城市热岛强度变化的影响，其相关系数分别为0.86、0.82、0.67、0.81，其中房屋面积增量与热岛强度增强密切相关。从不透水层指数分布图的动态变化来看，也说明了城市化进程中城镇建筑和硬化的路面的增多导致了热岛强度的增强。     

URBANIZATION EFFECTS ON REGIONAL CLIMATE CHANGE IN THE CASE OF FOUR LARGE CITIES OF TURKEY

The growing interest in urbanization problems is stimulating detailed studies of their effects on local climate change in the developed world. The absence of such studies in developing countries is restricting many decisions to be made and applied by policymakers. In one developing country, Turkey, results of the study of four urban stations and their neighboring rural sites for the 1951-1990 time period reveal that there is a shift towards the warmer side in the frequency distributions of daily minimum and 21.00 hr temperature difference series. This shift is an indication of urban heat island. The maximum urban heat island intensity trend that is obtained from the temperature differences database agrees well with Oke's (1973) formula for European cities. Seasonal analysis of individual 21.00 hr temperature series suggests that the regional warming is strongest in spring and weakest in autumn and winter. Urban warming is detected to be more or less equally distributed over the year wi th a slight increase in the autumn months. The Mann-Kendall trend test is applied to the temperature difference series, and the urban heat island effect is found to be significant in all urban sites. On the other hand, almost no significant urban effect on precipitation can be detected.     

URBANIZATION EFFECTS ON OBSERVED CHANGES IN SUMMER EXTREME HEAT EVENTS OVER ZHEJIANG PROVINCE, EAST CHINA

Although the urban heat island (UHI) is a well-documented phenomenon, relatively little information in the literature is available about its impact on summer extreme heat event (EHE). As UHI is characterized by increased temperature, it can potentially increase the magnitude and duration of EHEs within cities. Based on daily maximum temperature records from 62 observation stations in Zhejiang province from the period 1971-2011 and satellite-measured nighttime light imagery from the Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) Operational Linescan System (OLS) during 1992-2010, we analyzed the long-term change of summer EHEs and its association with the rapid urbanization process. The results could be concluded as follows: (1) Zhejiang has experienced rapid urbanization and dramatic growth in urban areas in the past two decades, especially after 2000. (2) The summer mean maximum temperature and the 95th percentile of summer daily maximum temperature in most of its stations have increased, with the most significant increase occurring in the highly urbanized areas including the city belt around Hangzhou Bay, Taizhou–Wenzhou and Jinghua–Yiwu city belts. (3) The hot days and hot-day degrees, defined by both daily 95th percentile and the threshold of 35℃, show that the UHI effect causes additional hot days and heat stress in urban stations compared to rural stations. The results in this study suggest that the UHI effect should be determined and incorporated in preparing high temperature forecasts in cities.     

长沙城市化进程对局地气候的影响

利用1961—2010年湖南省长沙及周边郊县共5个气象站的逐日气温、降水和相对湿度观测数据,在对各气象要素资料序列进行均一性检验和订正的基础上,以郊县站作为背景场,系统地分析了长沙城市化不同阶段对城市气候的影响。结果表明:受城市化的影响,近50年长沙市区地面气温及其上升速率远高于郊县的,城市热岛效应明显,热岛效应对市区年平均气温的增温贡献率达30%,且主要出现在20世纪90年代之后,四季中城市化贡献率的最大值出现在夏季,秋季和春季的次之,冬季的最小。50年来长沙市区和郊县年降水量差值序列呈显著增加趋势,长沙城市雨岛效应较为显著,且主要发生在春季和夏季,城市化带来的雨岛效应加速了长沙降水结构两极分化,使城市内涝发生的概率进一步增大。50年来长沙市区和郊县年平均相对湿度及其差值的变化趋势均不显著,就全年平均而言,长沙的城市干岛效应并不明显,但近20年来干岛效应显著增强;分季节来看,近50年干岛效应主要发生在夏季。     

利用区域边界层模式对杭州市热岛的模拟研究

利用一个三维非静力区域边界层数值模式,对杭州地区城市热岛现象进行了数值模拟。数值模拟结果表明,杭州地区存在明显的城市热岛现象。夏季城市热岛现象较强,春秋季次之,冬季较弱。利用资源卫星遥感资料反演所得的地表温度,以及与地面气象站观测资料和数值模拟结果相比较,数值模拟结果和实测结果吻合得较好。在此基础上,模拟并探讨了人为热源、风速、地面粗糙度等因素对城市热岛强度的影响。     

2008年南京市热岛效应演变特征及其对城市居民生活影响

利用2008年南京市23个自动气象观测站观测的气温资料,分析南京市城市热岛效应的空间分布及其变化特征。结果表明：南京市的热岛中心主要分布在人口和建筑物密集的鼓楼,白下和建邺区,下关、江宁和浦口等城区气温较低;2008年南京市平均城市热岛强度为1.6℃,四季热岛强度呈秋季、春季、冬季、夏季依次减弱;南京市城市热岛效应对城市居民生活影响较大。南京市热岛效应的逐渐增强,将导致夏季空调使用量的增加,增加能耗对创建低碳城市、建设和谐城市生活产生消极影响。     

2014-2017年西安市城市热岛、冷岛精细化时空特征分析

选取1971—2017年7个国家级气象站的气温资料,分析年代际气温变化特征及城郊温差、城县温差;选取2014—2017年103个国家考核区域气象站及7个国家级气象站逐时气温资料,利用标准化相对气温法,研究西安市城市热岛、冷岛的年、季平均空间分布特征,以及逐日热岛、冷岛变化规律。结果显示:1971—2017年城区、郊区和郊县气温均呈上升趋势,城区增温速率最大,郊县增温速率最小,进入21世纪后,城市热岛效应较为显著。西安市城市热岛、冷岛现象明显,且均呈"多中心"特征,热岛中心多为老城区及旅游中心,建筑物面积和人口密度占绝对优势;冷岛中心多为地势较高、水域绿被覆盖较大、非人口密集区的秦岭坡脚线附近。城区代表站的年、春季、夏季、秋季基本处于平稳状态,年、春季、夏季06—07时热岛强度最大,秋季、冬季23时热岛强度最大;郊区代表站和郊县代表站的年及四季热岛、冷岛强度均有明显的日变化特征,且变化趋势相反;郊区代表站10时热岛转为冷岛,春、夏季16—17时转为热岛,年及秋、冬两季19—20时转为热岛;郊县代表站年、春季、夏季06—07时冷岛强度最大,秋季、冬季2时冷岛强度最大,08时后冷岛开始减弱,12—13时为最弱后开始增强。     

福建省晋江市城市热岛强度时空变化特征分析

利用传统的气象站法, 结合空间统计学方法(普通克里金插值法), 对福建省晋江市2010—2014年40个自动气象站逐小时温度资料加以计算处理, 分析了晋江市年、季、昼夜热岛强度时空变化规律。(1)晋江市年、季、昼夜热岛强度都呈带状分布, 等值线呈西南-东北走向, 年、季、昼夜变化趋势显著, 北部热岛强度高于南部。五年间热岛强度持续增强, 但增幅不大, 增速放缓。(2)城市化水平的提高, 会导致热岛强度高值出现季节提前, 故旅游区秋冬季热岛强度高于春夏季, 中心城区和产业经济区夏秋季热岛强度高于冬春季。(3)晋江市热岛效应昼夜空间分布格局差异性大, 夜间热岛强度显著高于白天, 最低值出现在14—16时, 中心城区和产业经济区最低值出现时间较旅游区略推迟, 三个功能区的最高值均出现在凌晨。