兰州市城市化对气温变化趋势的影响＊

张万军,苟小平,张 峰张景轩张景怡张景妍

（1.甘肃泽德电子技术有限公司，甘肃 天水 745000；2.陇东学院，甘肃 庆阳 745000；3.兰州工业化设备有限公司，甘肃 兰州 730050；4.兰州大学 管理学院,甘肃 兰州 730050）

1 问题的提出

尽管城市热岛效应的存在已是不争的事实[1-10]，但它是否对当前增温趋势产生影响却存在着两种不同的结论。对近些年城市热岛效应的研究分析可以看出，城市的热岛效应的影响是显著的。因此对小尺度，尤其是单个城市热岛效应对气温变化的影响的分析显得相对重要[2]。方峰等的研究指出[3]，西北地区城市热岛效应与城市大小密切相关。任春艳等[4-6]研究表明兰州市也存在着热岛效应。

IPCC第四次评估报告的结论是：在大陆尺度和半球尺度上，城市的热岛效应可以忽略不计，但也许因为部分城市站点设置在城市的公园里，公园里观测站点的数据并不代表城市的真实情况[11-20]。因此，尽管城市的热岛效应客观存在，但是对当前的增温趋势的影响是一个争论的话题。

尽管对西北地区及兰州市的热岛效应做了大量的分析，但是缺乏对热岛效应在时间变化的阶段性、季节差异和对年最高、最低气温影响的分析，同时也缺乏在热岛效应和区域增温趋势相互关系等方面的研究。本文重点针对以上这些问题展开分析研究，以期对兰州城市发展对气温变化及增温趋势做出进一步的研究。

2 资料与方法

2.1 资料

本文的数据主要来自中国气象局气象中心以及《甘肃统计年鉴》和《兰州统计年鉴》，站点包括兰州市、皋兰、榆中及靖远站，主要是用近40年的气温的年数据、季节数据、月数据，根据这些数据来分析兰州市在近40年的城市化对城市气温的影响。

2.2 方法

本文主要是根据兰州市周围三站点气温的对比来显示出兰州在近40年气温变化，再根据气温的变化方面用线性回归得出一个气温线性的变化趋势，也在一定程度上分析兰州市的气温的变化趋势，从而得出年均温、季节平均温度等的变化。

气温的线性趋势计算公式为：

式中：yn是某一年的气温，xn为时间序列，b为气温的线性趋势系数，a为常数。

气温的线性计算公式为：

式中：y2、y1分别为某一时段的气温末值和起始值，δt为时间的长度，δV为某一时段气温的线性趋势[1]，即某地气温在10年内的变化值。

3 结果与分析

3.1 兰州城市化对平均气温的影响

3.1.1 对年平均气温的影响

为了更好地考察城市化对年均气温趋势的影响，把近四十年的气温划为四个阶段，即对1969-2007年、1969-1978年、1978-2007年和 1996-2007年4个阶段的气温变化进行统计分析，4个站的不同时段的线性趋势系数和趋势的统计结果见于表1。

表1 不同时段年平均气温的线性变化趋势统计

从表1中可以看出：（1）1969-2007年兰州市的增温为0.5℃／10a，这是其他三个站点的2倍左右.（2）1969-1978年兰州市与周边三个站点的增温很小，有些地区甚至出现了负值。综上兰州市1969-2007年增温趋势从0.50～1.60、增温系数从0.0655～0.1451变化，可以发现城市热岛效应在不断增强，并且对增温趋势的影响加大，这也在另一方面反映出周围三站站在最近10年中城镇化的速度也在加快。利用兰州市与榆中、兰州市与靖远的年平均气温和季节平均气温的对比绘制出下面两幅图（如图1，图 2 所示）。

图1 兰州与榆中站的温差变化

图2 兰州与靖远站的温差变化

从图1、图2中可以发现看出：从1969-2007年，兰州市与周边站点的年温差在不断地增加。1969-1980年和1980—2007年两个阶段中，后一阶段的增温比前一阶段高出1.2℃，这也与我国城市化主要发生在20世纪80年代相吻合。

3.1.2 对季节平均温度的影响

对 1969-2007年、1969-1978年、1978-2007年和1996-2007年4个阶段的季节气温变化进行统计分析，4个站的不同时段的线性趋势系数和趋势的统计结果见于表2。

表2 1996-2007年不同季节平均气温的线性趋势比较

表2中，兰州市在春冬季节的增温趋势较周边站点要高，增温趋势达到0.25℃／10a；夏季增温趋势为0.1℃/10a，相对于春冬季要小一点，且趋势系数都明显的比周边站点要高，即兰州市的增温在季节上表现出与年增温趋势一样的特性。

综上可以发现，兰州市的城市化使得兰州市的气温具有明显的季节性，即城市热岛效应对春冬季的增温趋势影响最大，夏季次之，秋季最小。

3.2 兰州城市热岛效应对年最高、最低气温的影响

下面再看一下城市热岛效应对年最高温和最低温的影响，通过兰州市与周边几个站点的年最高温及最低温的比较来分析城市热岛效应对气温的影响。（如图3-4所示）

图3 兰州市与周边地区年最高温对比图

图4 兰州市与周边地区年最低温对比图

对比图3和图4可以看出，虽然城市热岛效应对年最高温的贡献较小，但是还是有一定的影响；而对年最低温的影响比较强烈。但是在2004年开始兰州市周边站点的年最高温的温差图中，年最高温差开始变为正值且有加大的趋势，这与兰州市扩展城市规模，使得城市的下垫面性质改变，城市化进程加快有关；而年最低温的温差一直为正且这一温差正在增大。

4 结论

1）城市热岛效应存在着季节性：表现出春冬季增温幅度最大，夏季次之，而秋季最不明显的特点。

2）兰州的城市化对年最低温和最高温的影响：对年最低温的影响强度明显的大于对年最高温的影响。