不同天气条件下沈阳城市热岛特征分析

赵钟博

摘要：结合沈阳气象站近些年记录的气象资料，分析沈阳城市热岛效应与不同天气的关系。研究结果显示，无论天气条件如何，其在08时热岛效应表现最弱，而在其他天气条件下20时热岛效应表现最强，同时14时最弱；且热岛效应在白天强度均低于夜间。同时，沈阳热岛效应在晴朗无风条件下白天与夜间相差最大，达到0.73℃。

关键词：天气条件；沈阳城市；热岛效应

一、 城市热岛效应概述

城市热岛效应（UHI effect）主要是由于市区存在大量人工发热设施，建筑物与道路比较密集，同时随着人口的快速增加，导致市区绿地面积急剧减少等因素，直接造成市区存在大量高蓄热物体，使城市市区温度高于郊区温度，发生城市“高温化”现象。在观察城市周边温度地图，可以看出郊区温度变化范围比较小，而城市温度处于较高温度区间，比较形象就好像城市在周围凸起一部分，这就是城市热岛效应。影响城市热岛效应的因素很多，如市区人口规模、供热设备及空气质量等。目前统计城市热岛效应强度的方法主要利用记录市区温度与郊区温度的温差来说明城市受到的热岛效应的强度大小，下文有关沈阳城市热岛效应强度采用此方式。

二、沈阳城市在晴朗无风的天气条件下热岛特征分析

根据统计沈阳城市天气条件发现，在晴朗无风天气条件时，其城市热岛效应强度在14时达到最弱，在20时达到最强。且白天的热岛效应强度低于夜间，热岛效应造成的温度差达到0.73℃，是所有观测的天气中热岛效应造成的温度差值最高的天气，这个结果说明城市热岛效应极易在晴朗无风的天气条件下形成。分析可知，在晴朗无风的天气情况下，由于白天太阳辐射，郊区与市区吸收的热量大致相同，导致热岛效应不明显；而在夜间，市区的绿色程度较低，硬化面积过大，造成郊区的下垫面导热率与热容量低于市区，使市区具有较高的蓄热能力，因此在夜间，市区的温度下降速度就会低于郊区温度下降的速度。另外，沈阳市区中大量建筑物在白天可以吸收大量热量，这也影响市区温度下降的速度。以上因素都促使了沈阳市区与郊区在夜间具有较大的温差，使得其具有较大的热岛效应。表1为在不同季节晴朗无风的天气热岛效应强度状态。从中可以看出，冬季的热岛效应最强，这主要是由于沈阳市区在冬季取暖产生大量的热量，同时释放大量废气，而且市区空间相对密闭，热量不容散失，造成市区温度高于郊区温度。

三、沈阳城市在下雨的天气条件下热岛特征分析

在下雨天气条件下，沈阳城市热岛效应强度在14时达到最弱，在20时达到最强，而且数据统计表明小雨、中雨、大雨与暴雨的热岛效应表现规律一致，推测表明可能热岛效应与降水量有关，因为沈阳市区每次下雨的降水量都差不多。结合沈阳城市降水量具体数据分析，其热岛效应的强度确实受到雨水的分布、持续时间以及降水量等因素的影响，而且沈阳城市热岛效应强度随着降水量的減小而减弱。具体原因可能是由于水的比热容比较大，较大的降水量会吸收较多的热量，同时下雨时，其云彩会直接遮挡太阳对地面的热量辐射，这同样会影响市区与郊区，因此使得沈阳市区热岛强度表现比较低。如表2所示：

四、沈阳城市在雾的天气条件下热岛特征分析

根据沈阳气象资料可知，其出现浓雾天气的样本占起雾天气的样本的比例较低，因此分析时，将两者统一进行分析。在有雾天气条件下，沈阳城市热岛效应强度在08时表现的最弱，在20时表现的最强，而且数据显示热岛效应的强度和雾的出现与消散时间长度相关。根据不同雾的种类特征可知，沈阳地区起雾属于辐射雾。在有雾的天气条件下，直接会影响太阳对市区与郊区的辐射作用，降低了市区与郊区的地面温度，因此使市区与郊区之间的温差减小，从而减弱了市区的热岛效应强度。随着雾的强度的增加，市区热岛效应强度逐渐降低，这显示雾会明显较弱市区的热岛效应。分析可知，因为雾可以极大地遮挡太阳对于地面的辐射作用，这时仅有散射辐射起作用，这就使得市区与郊区之间的温差减小，降低市区热岛效应的强度。

五、沈阳城市在不同风速的天气条件下热岛特征分析

结合沈阳城市不同风速天气条件下的相关数据分析，而且沈阳地区六级以上风速天气天数占整个样本的比例很低，可以忽略。研究结果显示，在不同风速条件下，沈阳城市热岛效应强度在14时表现最弱，同时在20时表现最强；而且城市热岛效应强度随着风速的减弱而减弱，这就说明城市热岛效应强度与风速有关。分析可知，在较强风速作用下，会直接引起空气层结的不稳定，使空气在水平与垂直方向具有较强的混合作用，这就会使市区的热量被地面风吹走，可以起到减弱城市热岛效应的作用。另外在不同风速情况下，白天的热岛效应强度均低于夜间。表3为不同风速下热岛效应强度。

总结

通过以上内容表明，不同天气条件下沈阳城市热岛效应强度有所不同，同时由于现在城市的气象观测点较小，不能全面地了解不同天气条件对于市区热岛效应的影响，使得此项研究具有一定的局限性。所以，要结合沈阳市区的实际情况，科学合理增加气象观测点的设置，对市区不同方向与不同位置的城市热岛效应进行精确地了解，这样就可以帮助预测更精确地市区天气预报，同时合理规划城市布局，打造市区通风路线，防止雾霾的形成具有重要意义。

参考文献：

[1]徐祥德，周秀骥，施晓晖. 城市群落大气污染源影响的空间结构及尺度特征[J].中国科学，2005

[2]刘玉彻，王连仲等.沈阳2007年城市热岛研究[J]. 环境科学与技术，2011