中国主要城市大气与地表热岛效应的对比研究

伴随着我国城市化的飞速发展,城市热岛效应日益严峻,对生态环境和人类健康的危害也逐渐加强。文中以我国84个主要城市为例,利用气象观测和遥感数据基于城乡气象站点温度差异,对比分析了2007—2017年我国大气与地表城市热岛效应的差异,并得出以下主要结论:2007—2017年白天和夜晚平均大气热岛强度分别为0.37℃和1.15℃,变化趋势分别为﹣0.10℃/(10 a)和﹣0.15℃/(10 a);平均地表热岛强度分别达1.08℃和1.32℃,变化趋势分别为﹣0.03℃/(10a)和0.13℃/(10a)。大气热岛效应与地表热岛效应在强度、空间分布、日变化、季节变化和年际变化趋势方面均存在明显差异。此外,发现现有的国家气象站点观测数据存在低估城市热岛效应的风险。本文结果证实了我国大气热岛效应的极大时空异质性及其与地表热岛效应时空格局的巨大差异,强调了从大尺度开展多方法集成研究,进而全面把握城市热岛效应演变规律的重要性。未来需加强对大气热岛效应的高密度观测与驱动机制的研究。

区域气候背景对城市热岛效应的影响规律

城市热岛效应受到区域气候背景的影响而具有显著的时空差异性,尚缺少大尺度对比研究。利用1991—2019年的月均气象数据,量化了我国69个典型城市的大气城市热岛效应强度,从热带、干带、暖温带、冷温带和极地带五个气候带,分析城市热岛效应的时空特征规律。结果表明:(1)区域差异:干带热岛效应明显高于其他气候带,极地带最弱,且表现为较强的冷岛效应,热带、暖温带、冷温带热岛效应较弱,而冷温带的京津冀地区由于城市化程度较高,表现出较强的热岛效应,温暖带中西南地区较为明显;(2)季节性差异:不同季节城市热岛效应的强弱关系在不同气候带有所不同,秋季热岛效应较为稳定,热岛和冷岛效应均主要处于弱强度范围,春、冬热岛效应较为波动,易出现强热岛、强冷岛效应的极端现象,夏季热岛效应发生率最高;(3)时间演变规律:城市热岛效应的多年演变规律在相同气候带较为一致,2010年前后是各气候带各季节城市热岛效应的变化拐点,2010年后,干带、冷温带、暖温带热岛效应均有所下降,热带、极地带有所上升。