不同下墊面對(duì)氣溫的影響

蔡 彤，柯莉萍，陳銀東，呂 靜，楊承梅，張玉逵

(貴州省威寧縣氣象局，威寧 553100)

0 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，自然地域逐漸被瀝青、鋼筋混凝土等導(dǎo)熱性強(qiáng)、滲水性差的下墊面代替[1]。研究發(fā)現(xiàn)，下墊面性質(zhì)的改變會(huì)引起城市氣候環(huán)境的變化，導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)加劇[2-4]。羅燁泓[5，6]等在對(duì)粵北地區(qū)4種城市下墊面溫度差異分析中發(fā)現(xiàn)，瀝青、水泥等不滲水下墊面的劇增是導(dǎo)致城市“熱島效應(yīng)”的主要原因之一。同時(shí)，城市“熱島效應(yīng)”的加劇，對(duì)人類社會(huì)的生產(chǎn)生活也產(chǎn)生了巨大的影響。朱文月[7]等發(fā)現(xiàn)城市“熱島效應(yīng)”對(duì)生態(tài)系統(tǒng)存在影響。聶敬娣[8]等研究發(fā)現(xiàn)城市熱島效應(yīng)直接影響人體健康，引起呼吸系統(tǒng)疾病和心腦血管疾病死亡率的增加。因此，開展不同下墊面溫度特征的研究，對(duì)城市規(guī)劃、建設(shè)和改善人們的居住環(huán)境有直接的意義。

為了探究不同下墊面溫度的變化特征，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。杜京[9]在對(duì)重慶居住區(qū)夏季熱環(huán)境影響研究中發(fā)現(xiàn)，有植被覆蓋的下墊面降溫效果顯著，而被水泥、瀝青等覆蓋的下墊面增溫效果顯著。李娟娟[10]等在對(duì)東莞一個(gè)村落不同下墊面的垂直溫度梯度進(jìn)行了采集，分析得出冷巷可以有效地降低下墊面的表面溫度。Nonomura[11]等發(fā)現(xiàn)日本非植被面積的不斷擴(kuò)大，是導(dǎo)致溫度上升的重要原因之一。

每個(gè)城市在不同的區(qū)域氣候背景下，不同下墊面溫度的變化特征略有差異。文章在其他學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了威寧縣4種不同下墊面不同季節(jié)的觀測(cè)資料，分析得出威寧縣不同下墊面溫度的季、月、日變化規(guī)律。

1 資料和方法

為了探究不同下墊面對(duì)氣溫觀測(cè)的影響及不同下墊面氣溫的變化規(guī)律，文章選取威寧縣國(guó)家基準(zhǔn)站、草海站、白家咀站和東山區(qū)域站4種不同下墊面2020-03-01T00：00—2021-02-28T23：00逐小時(shí)經(jīng)過(guò)質(zhì)控的氣溫觀測(cè)資料，4個(gè)站點(diǎn)相互間最大直線距離不超過(guò)10 km，最大海拔高度差為68.4 m，均處于同一天氣系統(tǒng)內(nèi)，站點(diǎn)詳細(xì)信息如表1所示。

表1 4個(gè)站點(diǎn)的經(jīng)緯度、海拔高度以及下墊面性質(zhì)

2 結(jié)果與分析

2.1 季節(jié)溫度變化

水面、水泥、草地和泥土4種下墊面的季節(jié)平均氣溫對(duì)比(圖1)發(fā)現(xiàn)：所有下墊面的氣溫(平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫)隨季節(jié)的變化趨勢(shì)一致，即夏季最高，春秋次之，冬季最低，且春秋季氣溫相差不大；季節(jié)溫差最大的是泥土，其次是水面和水泥，草地最小。在不同下墊面上，同一季節(jié)的平均氣溫、最低氣溫的最大值與最小值之間的差值都在1 ℃以內(nèi)，但最高氣溫最值之間差距較大，差距最明顯的是夏季的草地和泥土下墊面，差值達(dá)3.7 ℃。

平均氣溫的最大值在春夏冬3季，出現(xiàn)在泥土下墊面，在秋季則是在水泥下墊面；平均氣溫的最小值在夏秋冬3季，出現(xiàn)在草地下墊面，在春季出現(xiàn)在水面；4個(gè)季節(jié)中最高氣溫的最大值都出現(xiàn)在泥土下墊面，最小值都在草地；最低氣溫的最大值都在水泥下墊面，最小值在夏秋冬3季，出現(xiàn)在泥土下墊面，在春季則是在水面。

圖1 4種下墊面的季節(jié)平均氣溫對(duì)比

2.2 月溫度變化

通過(guò)分析水面、水泥、草地和泥土4種下墊面的月平均溫度對(duì)比可知：平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫整體變化趨勢(shì)一致，最小值出現(xiàn)在1月，2月氣溫開始回升，直到峰值；不同下墊面最高氣溫峰值出現(xiàn)的時(shí)間稍有不同，草地的最高氣溫峰值出現(xiàn)在7月，其余3種下墊面的最高氣溫峰值出現(xiàn)在8月。

最高氣溫、溫差(最高氣溫-最低氣溫)在不同下墊面之間的差值較大，最大值在泥土下墊面，水面和水泥下墊面居中，草地最小。在1-2月，不同下墊面之間的最高氣溫、溫差差距有所縮小。

2.3 日溫度變化

通過(guò)分析春夏秋冬4個(gè)季節(jié)不同下墊面的氣溫在1 d內(nèi)的變化，可以得出：4個(gè)季節(jié)不同下墊面的氣溫日變化幅度在春季較大；不同下墊面之間，泥土下墊面的變化幅度最大，其次是水面和水泥下墊面，草地最??；在秋冬兩季，最低氣溫出現(xiàn)時(shí)間與春夏相比推遲了1 h；春夏季最低氣溫出現(xiàn)在07：00，秋冬季出現(xiàn)在08：00(水面出現(xiàn)在07：00)。

3 結(jié)束語(yǔ)

在不同季節(jié)、不同月份和不同時(shí)次，不同下墊面的氣溫變化存在一定的差異，具體結(jié)論如下：

1)各下墊面的氣溫具有明顯的季節(jié)差異，即夏季最高，春秋次之，冬季最低。同一季節(jié)，平均氣溫和最低氣溫在不同下墊面之間的差距不大，但在最高氣溫上的差距較明顯。

2)各下墊面平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫有顯著的月變化，但整體變化趨勢(shì)一致，即1月、2月氣溫出現(xiàn)最低值，7月、8月出現(xiàn)最大值。不同下墊面的平均氣溫和最低氣溫之間相差不大，但在最高氣溫上的差距較明顯。除此之外，氣溫的月變化中泥土下墊面的溫差(最高氣溫-最低氣溫)最大。

3)各下墊面溫度逐小時(shí)變化呈現(xiàn)波浪線，不同下墊面之間變化趨勢(shì)基本一致。在夜間各下墊面溫度緩慢下降，在07：00或08：00達(dá)到最小值，隨后氣溫開始逐漸上升，在15：00或16：00達(dá)到最大值。1 d之中，泥土和水面日變化幅度較大，水泥次之，草地變化最小。