西安市热岛效应与污岛效应的相互作用研究

地表/冠层城市热岛(SUHI/CUHI)效应与大气/近地表城市污岛(AUPI/NSUPI)效应相互作用、相互影响,对城市生态环境安全造成了极大的威胁。利用地温、气温、气溶胶光学厚度、PM_(2.5)数据,基于空间耦合性分析和归因量化估算方法,对2003—2020年西安市辐射效应下AUPI对SUHI、湍流混合下CUHI对NSUPI的作用关系进行研究。结果表明:(1)由于冬季气溶胶辐射效应存在昼夜差异,冬季白天SUHI强度小于-0.2 K,气溶胶辐射冷却效应强导致城市地温低,城市比乡村冷;而夜晚SUHI强度大于2.2 K,气溶胶长波辐射效应增强,悬浮在城市空间的污染物颗粒成为城市的“保温层”;(2)春、夏季CUHI持续增强时,湍流混合作用加强导致近地表污染物颗粒扩散,城市PM_(2.5)浓度与NSUPI强度均降低;秋、冬季由于大气逆温层的影响,阻碍了由CUHI效应驱动的空气上升湍流运动,在近地表区域PM_(2.5)颗粒聚集、堆积,NSUPI随之增强。(3)归因分析雾霾对地表热岛的贡献值表明,夜晚气溶胶光学厚度(AOD)均与SUHI呈显著负相关,相关系数分别为-0.431、-0.386,雾霾对夜晚地表热环境主要为辐射降温效应,而对城市热岛局地气候的减弱或增强作用主要归因于城乡AOD的正负差值。城市热岛效应与污岛效应的变化密不可分,因此推进城市气候和城市污染的综合性研究对绿色城市生态环境建设具有十分重要的意义。