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郑易飞;陈默;白云鹤;伍永康;钟朋呈;苏桂鑫
【摘 要】利用连续在线监测气象监测数据,统计分析深圳地区夏季气温日平均变化特征及时空分布,气温日平均变化中城市建成区地表气温的上升率和冷却率均低于城市郊区,气温日变化的水平分布直接受城市不同地表热容量差异分布、 地理地形以及局地风环流等影响.深圳地区夏季的热岛现象在日最高气温和日最低气温两种情形均会出现,最低气温和最高气温时热岛强度相差2倍.地表热容量较高的城市建成区,容易产生地面气温上升的延迟效应和累积效应,导致居民的体感温度增加同时降低生活舒适度. 【期刊名称】nvnu《东莞理工学院学报》
碳纳米管【年(卷),期】2018(025)001
【总页数】7页(P92-98)
【关键词】夏季气温;日变化特征;时空分布
【作 者】郑易飞;陈默;白云鹤;伍永康;钟朋呈;苏桂鑫
【作者单位】东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞 523808;东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞 523808;东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞 523808;东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞 523808;东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞 523808;东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞 523808
【正文语种】中 文
【中图分类】P423
深圳市作为经济特区其城市化率已属于全国前列，至2015年末常住人口有1 137.89万人，达到超大城市规模。快速的城市化带来城市局部气候的改变，城市热岛效应便是其中之一，它是人为因素主导的气候现象，表现为城市中心区与周边郊区之间的温度差大于1 ℃的情形。造成热岛效应的原因有多种，如城市下垫面的差异、污染物的排放以及人类活动等[1-2] 。
在全球气候变化和城市热岛效应的相互促进作用下，城市区域极容易出现局地短时暴雨，给脆弱的城市灾害防御体系带来诸多风险；城市热岛效应已严重影响城市地区居民生活的舒适度，为缓解城市热岛效应该采取正确的措施，建设城市气象监测网为长期监测城市气候变化显得非常重要。城市气象监测网可以分析城市环境气候特征，评估城市建设与发展规划，为城市发展提供有益的参考信息[3-4]。
目前，珠三角地区城市热岛效应研究主要集中在广州[5-6]和深圳[7-8]等一线城市，如：丁硕毅等[1]以区域尺度的珠三角气象观测网分析珠三角城市的热岛效应空间分布特征，同时利用气象监测网丰富的气象要素信息如低云量、相对湿度、风速和降雨量等对珠三角地区热岛出现频次的影响。另外，Sang-Hyun Kim等[3]以城市尺度的高密度气象监测网实测温度和地形资料数据，分析了韩国大邱市的气温日变化，评价城市热岛效应空间分布及热岛强度的日变化。目前深圳地区虽已建成城市气象监测网，但利用气象监测大数据以气温日时间变化的水平空间分布角度评价热岛效应、不同角度评价城市发展与规划的研究比较缺乏。因此，研究采用深圳城市气候观测网连续监测数据，初步探讨深圳城市环境气候特性，分析城市热岛效应，并结合深圳的地理地形等因素分析气温的日时间变化特征，并以此为依据初步评估分析深圳的城市规划现状，提出缓解热岛效应的建议措施。
1 数据及分析方法
研究选择以2016年8月份探讨深圳地区夏季气温的日变化特征。分析数据下载自深圳气象数据网，该网站提供深圳地区范围内40个气象站点的气候数据，其具体地理位置分布如图1所示。
图1为深圳地区的地理地形和气象自动监测网点的位置分布图。深圳市的地形地貌呈三个地貌带分布，地势东南高西北低，南带为海岸山脉和半岛地貌带。南带有深圳市最主要的山地分布，地貌形态以低山和高丘陵为主。深圳境内的海岸山脉是莲花山脉的西段，该山脉经深圳境内向西南延伸至香港的大雾山。北带为丘陵河谷带，主要由龙岗河和坪山河切割低丘陵，形成谷底，谷底内分布有四级台地和两级阶地，谷底高程多为30 m～65 m。西带为环状丘陵平原地貌带，由羊台山为重心的环状丘陵及外围冲积海积平原组成，平原的高程多在5 m以下。丘陵以羊台山为中心，呈环状分布。三个地貌带分界线大致为深圳河、深圳水库、东深河和海岸山脉北麓。
图1 深圳市气象站分布及地理特征
由图1可知，气象监测站点在不同行政区内分布较为均匀。气象监测点的气象数据是采用小时值，气温数据日变化清晰，统计分析方便。深圳夏季8月份天气中，为更好体现夏季气温的变化特点，选取晴朗日和较晴朗日(即短时小雨但不明显影响气温变化日)作为研究对象。地理信息系统(ArcGIS)中的气象数据分析方法选用克里金法对现有数据进行插值预测后，综合分析深圳地区的地表温度日时间变化特征。城市热岛强度是可以利用城市中心区和城市郊区的气温差评价。本研究在城市中心区竹子林基地气象站(9号)(114.26 E，22.545 N)和城市郊区的农科院气象站(39号)(114.509 E，22.607 N)的2 m气温差定义为城市热岛强度。
2 结果讨论
2.1 气温日变化的空间分布
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中国工程物理研究院图2 深圳市8月近地面气温空间分布图(3:00，℃)
新城市社会学图2表示夏季8月凌晨3时深圳地区近地面气温的空间分布特征。深圳地区西南部沿海地区的城市建成区处于气温高值区。城市建成区的近地面气温约为28.0 ℃，城市郊区的近地面
气温为26.8 ℃，两个区域的温度相差值为1.2 ℃。深圳地区此时存在一个热核区，位于西南沿海地区；东南沿海地区即地势较高的南部海岸山脉半岛区和北部丘陵河谷区属于气温低值区。该时刻深圳地区处于气温高值的区域主要分布在深圳陆路口岸和深圳机场、港口附近，交通要道等地区。深圳东南部地区与西部地区相比海岸线长和山脉较多，因此此区域山谷风比较发达，地面气温整体容易下降。由于海陆热力差的影响，城市建成区并不一定总是全市范围内气温最高的地区，但总体上其平均气温仍然高于以深圳东南部山地和大鹏半岛为代表的乡村地区。
图3表示深圳地区夏季9时(日出3 h后)近地面气温的空间分布特征。由图可知，城市建成区的近地面气温约为29.7 ℃，城市郊区的近地面气温为28.3 ℃，建成区和市郊区之间的温度相差值达到1.4 ℃。此值与凌晨3时的气温差值相比上升0.2 ℃，上午时段西部温度上升幅度相比东部大，城市建成区与郊区之间的热岛强度值上升的主要原因是城市郊区地面气温上升率比城市建成区低。该现象与以往白天热岛强度会减弱的热岛研究结果相反[9]。海陆分布很大程度上决定深圳近地面气温的分布特征，但城市建成区的影响同样也较为明显。此时深圳存在两个热核区，分别位于西部和东南部；西部地区的气温高值区由西南部转移到西部，海风比较发达时，南部海岸山脉半岛区的东南沿海处出现了地面气温迅速升温区。
图3 深圳市8月近地面气温空间分布图(9:00，℃)
图4 深圳市8月近地面气温空间分布图(15:00，℃)
图4表示深圳地区下午15时(太阳充分辐射)近地面气温的空间分布特征。由图可知，下午15时，城市建成中心区的近地面最高气温约为33.3 ℃，深圳东部城郊地区的近地面气温上升至28.7 ℃，此时深圳地区的热岛强度达到4.6 ℃，此值与上午9时的气温差值相比约上升3.2 ℃，热岛效应强度明显升高，形成典型的局地热岛效应。近地面气温的高值区域仍是深圳西部，同时在西北部也存在一处气温高值区；气温高值区域由西北部逐渐下移，最终在深圳地区西部形成一个气温高值区域；下午15时深圳地区海风较发达，西部海风翻越或绕行环形丘陵平原区的四周地势较低的城市建成区，达到深圳的中北部地区；东南部海风穿越至北部丘陵河谷区，最终在中北部区域形成地面气温高值区。
图5表示深圳地区晚21时(日落3 h后)近地面气温的空间分布特征。由图可知，城市建成区热核主要分布在南山区西南部。城市建成区近地面气温值为29.2 ℃，而深圳东部郊区的近地面气温值为27.8 ℃，此时地面气温相差值达到1.4 ℃，相比凌晨3时的气温差值变大。气
温相差值变大主要是因为城市建成中心区地表热容量显著大于市郊区，日落后3 h内城市建成区的近地面气温下降3 ℃时，同时段城市东部郊区的气温迅速下降达4 ℃左右，主要是因为城市建成中心区热容量显著大于市郊区的原因。晚21时深圳地面气温高值区与人类活动频繁的区域相一致，该区域中有深圳机场、火车站及深圳海陆港口码头等。深圳东南部山脉海岸地区和东北部丘陵河谷区的地表热容量较低，同时存在较发达的山谷风或局地风，促进深圳东南部和东北部地区的地面气温下降。
图5 深圳市8月近地面气温空间分布图(21:00，℃)
2.2 深圳地理地形特征与热岛强度空间分布
深圳的东西两侧均临海，有较长的海岸线，中部地区则毗邻香港。在这种地理条件下，深圳东西两侧的近地层容易受到来自海洋气流的影响，而在中部地区，海面来的南风气流需要穿越香港才能抵达深圳，使得中部地区受海风影响弱于东西两侧，是影响深圳城市热岛强度空间分布格局的重要原因。
