重慶城市熱島研究與創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市

譙 奎,唐曉萍,何澤能,顏麗桃

(1.重慶市沙坪壩區(qū)氣象局,重慶 沙坪 400030;2.重慶市氣象科學(xué)研究所,重慶 401147)

重慶城市熱島研究與創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市

譙 奎1,唐曉萍1,何澤能2,顏麗桃1

(1.重慶市沙坪壩區(qū)氣象局,重慶 沙坪 400030;2.重慶市氣象科學(xué)研究所,重慶 401147)

分析重慶市創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市對(duì)城市熱島的評(píng)估、研究需求,城市熱島研究現(xiàn)狀和面臨的一些問(wèn)題,總結(jié)城市熱島的基本規(guī)律,設(shè)計(jì)面向國(guó)家生態(tài)園林城市的城市熱島研究方案。提出根據(jù)國(guó)家生態(tài)園林城市的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究得出權(quán)威的、準(zhǔn)確的城市熱島現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果;通過(guò)高分辨率數(shù)值模式開(kāi)展模擬實(shí)驗(yàn)研究,明確其在創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市中的利、弊作用;總結(jié)基本規(guī)律和防控城市熱島的措施,為城市規(guī)劃和園林綠化提供參考等建議。

城市熱島研究建議。

重慶;城市熱島;國(guó)家生態(tài)園林城市

1 引言

重慶市位于四川盆地東部,長(zhǎng)江上游,地處丘陵地帶,多山多霧。重慶市是西南地區(qū)的經(jīng)濟(jì)重鎮(zhèn),為中國(guó)六大工業(yè)基地之一。隨著重慶市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,工業(yè)化水平的提高和城市化進(jìn)程的加劇,城市規(guī)模迅速膨脹,城市人口急劇增長(zhǎng),城市建筑物越來(lái)越密集,以及機(jī)動(dòng)交通工具的成倍增長(zhǎng),這些變化顯著地改變著整個(gè)城市的生態(tài)環(huán)境。以熱島效應(yīng)為代表的熱環(huán)境變化,作為影響城市環(huán)境質(zhì)量的重要因素,也越來(lái)越引起人們的重視,尤其是夏季,高溫酷暑已經(jīng)開(kāi)始嚴(yán)重地影響到人們的正常生活和工作。

2010年2月4日重慶市被住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部命名為國(guó)家級(jí)園林城市。在此基礎(chǔ)之上,重慶市政府召開(kāi)動(dòng)員大會(huì),提出我市將再接再厲,爭(zhēng)取用兩年時(shí)間創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市的建設(shè)目標(biāo)。要?jiǎng)?chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市,其基本指標(biāo)要求之一便是要將城市熱島效應(yīng)程度控制在 2.5℃以內(nèi)。近年來(lái),重慶市還提出了山水園林“宜居城市”的建設(shè)、“五個(gè)重慶”的建設(shè)、以及“藍(lán)天行動(dòng)”,這些都迫切需要加強(qiáng)城市熱島等城市氣象災(zāi)害的研究和防御。

城市熱島效應(yīng)是指城市中氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。城市熱島效應(yīng)的出現(xiàn),在一定程度上會(huì)加重高溫炎熱的程度。特別是在高溫干旱期間,熱島效應(yīng)的出現(xiàn)可能使高溫酷熱天氣更為嚴(yán)重,產(chǎn)生的危害更大。由于重慶市地形復(fù)雜,山巒起伏,江河縱橫,使城市熱島效應(yīng)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估也比較困難,因此只有開(kāi)展相應(yīng)的基礎(chǔ)研究和分析,才能客觀準(zhǔn)確的量化和評(píng)估重慶市城市熱島的強(qiáng)度和分布情況,為國(guó)家生態(tài)園林城市的創(chuàng)建提供評(píng)估指標(biāo)。

在這樣的背景下,對(duì)重慶市的城市熱島效應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和模擬實(shí)驗(yàn)研究,并進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估,不但是創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市工作的基本要求,還對(duì)于減輕高溫干旱的危害,改善整個(gè)城市的生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境,提高人民的生活質(zhì)量,維持城市可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。

2 重慶市城市熱島研究現(xiàn)狀

對(duì)于重慶市的城市熱島現(xiàn)象,目前已有一些專家、學(xué)者利用氣象資料、衛(wèi)星遙感資料和數(shù)值模擬方法對(duì)重慶市城市熱島的時(shí)空分布規(guī)律和形成原因進(jìn)行了探討。任啟福[1]使用歷史資料分析了重慶市二十世紀(jì)七、八十年代城市熱島的時(shí)間變化、時(shí)空分布和天氣現(xiàn)象對(duì)熱島的影響。李子華等[2]利用 1989年12月至 1990年1月外場(chǎng)綜合觀測(cè)資料分析了城市熱島的水平分布、熱島和濕島的垂直結(jié)構(gòu)及其成因。何澤能等[3]采用加密氣象站觀測(cè)資料對(duì)重慶市 2006年夏季的城市熱島進(jìn)行了初步研究,結(jié)果表明 2006年夏季特大高溫干旱期間重慶市存在明顯的熱島效應(yīng),平均熱島強(qiáng)度值為 1.0℃,熱島效應(yīng)的日變化明顯,熱島強(qiáng)度夜間強(qiáng),白天弱,夜間平均熱島強(qiáng)度為 1.4℃,熱島效應(yīng)加重了市區(qū)夜間的高溫?zé)岷ΑＭ跗G姣、張培群等[4]利用 EOS/ MOD IS衛(wèi)星資料反演的地表溫度分析了重慶市夏季地表熱場(chǎng)分布狀況,結(jié)果表明 2000年以來(lái),重慶市熱島效應(yīng)明顯增強(qiáng)。易佳、田永中等[5]利用 1988年、2001年、2006年3個(gè)時(shí)相的 LandsatT M/ET M+影像反演地表溫度研究了重慶市的城市熱島分布,結(jié)果表明重慶市主城區(qū)熱島效應(yīng)的空間分布呈現(xiàn)出一種混合狀態(tài),熱島與地表覆被類型關(guān)系密切,突出表現(xiàn)在城市建設(shè)用地區(qū)比其它類型的土地溫度高,地表溫度與 NDV I、NDW I呈現(xiàn)一種顯著的負(fù)相關(guān)。但尚銘、安海鋒等[6]使用重慶市 2006年14個(gè)時(shí)相的NOAA/AVHRR衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型研究了重慶市的亮溫場(chǎng),結(jié)果表明山脈植被對(duì)下墊面的降溫作用明顯。李成范等[7]以 2007年Landsat5 T M影像為數(shù)據(jù)源,利用單窗算法對(duì)重慶市城市地表溫度進(jìn)行反演,并進(jìn)行城市地面亮溫等級(jí)劃分,在從城市土地利用類型、NDV I等方面對(duì)重慶市城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度和空間格局分布及其特征進(jìn)行了探討,結(jié)果表明城區(qū)熱島現(xiàn)象顯著,且分布不均勻;不同土地利用類型對(duì)熱島效應(yīng)影響不同;城市地面亮溫與NDV I呈明顯的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。何澤能等[8]以高分辯率數(shù)值模式模擬研究了重慶市2006年夏季強(qiáng)熱島時(shí)段的熱島分布情況。

近年來(lái)由于城市面積大,建筑物密度大,重慶市區(qū)與郊區(qū)之間存在著較明顯的熱島效應(yīng),但市內(nèi)地形復(fù)雜,山巒起伏,江河縱橫,使熱島效應(yīng)的分布也比較復(fù)雜,過(guò)去熱島多呈零散分布,但隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,熱島效應(yīng)日趨明顯,熱島的分布也呈現(xiàn)出逐步由零散向連片過(guò)渡的趨勢(shì)。加之重慶地處長(zhǎng)江、嘉陵江和烏江河谷,西部是青藏高原大地形,南靠云貴高原,東面、北面有大巴山和秦嶺為屏障,地形閉塞,氣流不暢,熱量不易與外界交換,特別是在夏季風(fēng)盛行時(shí),低層偏南氣流沿山地下滑到河谷地帶,容易出現(xiàn)下沉增溫。

重慶市主城區(qū)主要位于中梁山和銅鑼山之間,市內(nèi)山脈的存在對(duì)主城氣溫的影響是多方面的。其一,山脈對(duì)主城造成遮擋效應(yīng),使主城地形較為閉塞,熱量難以擴(kuò)散;其二,山脈地帶的植被較好,對(duì)下墊面的降溫作用明顯;其三,山脈地帶海拔的升高,也對(duì)氣溫的降低有一定作用。重慶市的氣溫還受到長(zhǎng)江和嘉陵江的影響。河流水體的高熱容性、流動(dòng)性以及河谷風(fēng)的存在,對(duì)臨江區(qū)域城市熱島效應(yīng)具有明顯的減弱作用。城市水體的存在也使夏季氣溫升高的幅度變得緩和一些。因此,濱江沿岸的氣溫要比遠(yuǎn)離河岸的地方低一些。

3 重慶市城市熱島研究面臨的問(wèn)題

從重慶市城市熱島研究現(xiàn)狀可以看到,雖然有多位研究人員利用氣象資料、遙感資料等資料和遙感反演、統(tǒng)計(jì)診斷、數(shù)值模擬等方法,從不同的方式和途徑揭示了重慶市城市熱島的特性、分布和主要變化規(guī)律。但是由于資料、方法的不同,目前的城市熱島研究還面臨著一些問(wèn)題,還不能完全適應(yīng)創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市的工作需求。主要問(wèn)題有:

①氣象觀測(cè)資料時(shí)間長(zhǎng)、連續(xù)性好,但由于站點(diǎn)稀少,統(tǒng)計(jì)分析的熱島空間分布較粗。

②遙感資料反演的城市熱島空間分布較細(xì),但由于遙感資料監(jiān)測(cè)次數(shù)有限,無(wú)法進(jìn)行熱島的日變化等時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)分析。

③由于資料和研究方法的不同,分析統(tǒng)計(jì)出的熱島強(qiáng)度的口徑不一致,差異也較大。

由于熱島監(jiān)測(cè)資料、方法的差異,以及重慶市內(nèi)地形復(fù)雜,山巒起伏,江河縱橫,熱島效應(yīng)的分布比較復(fù)雜,目前還沒(méi)有一個(gè)權(quán)威的、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果,這無(wú)法滿足重慶市創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市的迫切需要。

4 面向國(guó)家生態(tài)園林城市的城市熱島研究方案

近年來(lái),隨著氣象事業(yè)的發(fā)展,重慶市及周邊地區(qū)興建了許多加密自動(dòng)氣象站,一方面它加密了觀測(cè)點(diǎn),使觀測(cè)的數(shù)據(jù)空間代表性更好;另一方面,它是不間斷的連續(xù)觀測(cè),便于取得連續(xù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)和利于分析。

因此,利用近年的加密觀測(cè)資料、歷史氣候等資料分析和評(píng)價(jià)城市熱島的年、季節(jié)、日變化規(guī)律;結(jié)合MOD IS、T M等遙感資料,分析和評(píng)價(jià)城市熱島的精細(xì)空間分布情況;使用澳大利亞高分辨率數(shù)值模式(TAPM)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)研究山脈、江河、城市布局等對(duì)熱島影響規(guī)律;并針對(duì)山城重慶提出控制和減輕城市熱島的決策建議,為城市園林綠化和城市規(guī)劃建設(shè)提供參考;為重慶市創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市提供城市熱島方面的基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。圖 1為研究方案的示意圖。

5 結(jié)論和建議

圖 1 城市熱島研究方案示意圖

本文分析了重慶市城市熱島研究現(xiàn)狀和面臨的一些問(wèn)題,總結(jié)了城市熱島的基本規(guī)律,并提出了面向國(guó)家生態(tài)園林城市的城市熱島研究方案。其主要結(jié)論和建議如下:

①重慶市目前的城市熱島的分析統(tǒng)計(jì)口徑不一致,差異也較大。應(yīng)當(dāng)根據(jù)國(guó)家生態(tài)園林城市的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有針對(duì)性的開(kāi)展城市熱島研究,得出權(quán)威的、準(zhǔn)確的城市熱島現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果。

②重慶市內(nèi)地形復(fù)雜,山巒起伏,江河縱橫,熱島效應(yīng)的分布也比較復(fù)雜。但山脈和江河的存在,對(duì)城市熱島的主要作用可能是抑制作用,因此需要通過(guò)高分辨率數(shù)值模式開(kāi)展模擬實(shí)驗(yàn)研究,明確其在創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市中的利、弊作用。

③重慶市的城市規(guī)劃和園林綠化防控城市熱島的科學(xué)依據(jù)還不完善。因此建議根據(jù)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果,總結(jié)基本規(guī)律和防控城市熱島的措施,為城市規(guī)劃和園林綠化提供參考。

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S162

B

2010-09-10

譙奎(1968-),男,工程師,主要從事綜合管理工作。

1003-6598(2010)增刊 -0151-03