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1、 青岛市区近年来冬季气温暨热岛效应研究山东省青岛第二中学李嘉峰摘要：通过对青岛市区两个自动站2008 至 2014 年每年冬季的实测气温数据的研究，结合以往的有关文献资料，研究青岛市近年来老市区冬季气温新的地域时空分布特征，并进一步研究近年来青岛市区冬季热岛效应的最新特征，并探究造成此情况的原因以及应对措施。关 键 词：冬季热岛效应、工业、植被、应对措施城市热岛效应是指城市因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市“高温化”，城市中的气温明显高于外围郊区的现象。自从十八世纪以来，随着工业化的推进， 城市气温高于周边地区的情况越来越显著，并且进一步形成了城市热岛环流，深刻
2、影响城市局部气候。青岛市位于东亚地区，主城区三面环海，终年受季风气候影响，尤其在冬季受蒙古和西伯利亚寒流影响较为明显。主要植被类型为温带落叶阔叶林。自改革开放尤其是近年来，随着城市人口的迅速增加，城市绿地的大规模减少和工业化尤其是火力发电站的迅速发展以及主城区产业格局的深刻调整，导致主城区原有的气温格局发生了深刻变化，冬季热岛效应的特征有所变化。 近年来频频发生雾霾天气，给人民生活造成极大不便。为此，在青岛市气象局有关领导的支持之下，我们选取并获得了青岛市区两个有代表性的气象自动观测站青岛站和崂山站（李村站）2008 年至 2014 年气温数据资料，并对其进行分析，综合前人对于这一情况的有关研
3、究，探究青岛市热岛效应的最新情况，以便提出相应应对措施。1 观测点的选取以及有关背景资料.由左图可以清晰地看出两个自动站的相对位置：崂山站（李村站），位于李沧区青峰路，是主城区北部地带，相对而言靠近山地森林，人口密度相对较小，但这里紧邻青岛传统的沧口工业区，有青岛钢厂等众多高耗能产业分布在其周围。青岛站，位于市南区伏龙山，是 青 岛 半 岛 突 出 地带，为临海城市中心地带，人口车辆密集，工业起步较早， 但已逐步规划为人口居住区，大量污染产业开始逐步外迁。两个自动站直线距离相距12.4 公里。2 两个自动站近年来具有代表性的气温数据及其比较分析. 由以下两图可以看知，在一月份， 无论是一天气温
4、相对较低的2:00，还是气温相对较高的 14:00，两个站点的气温变化趋势大体上统一，可见青岛半岛地区气候的相对统一性。整个主城区同处于一个热岛环流体系之下。崂山站（李村站）址（海拔41 米）青岛站址（海拔67 米）但在这一个体系之下，显然两地的气温还是存在较大差异，而这种差异在2:00 和 14:00 这两个时刻又是不同的。首先是 2:00。在这一时刻，气温接近于一天中的最低气温。显然可以看出，1 月份的大部分日期，崂山站（李村站）的气温都是低于青岛站的。这应当是由于崂山站（李村站）相对处于内陆地区，靠海较远， 受大陆性环境影响较为深刻。同时晚上各产业基本处于停止运行状态， 人为因素对气温的
5、影响相对减弱。所以冬季夜晚该地区地面散热较快，气温迅速降低。而青岛站靠近海洋，受海洋热力作用影响，晚上气温相对较高。而在一天中气温最高的14:00，则是崂山站（李村站）的气温基本上高于青岛站，有时竟可以达到3.5。可知近年来由于李沧区工业区的发展。尤其是青岛钢厂的扩建以及大量发电站的增建， 在白天大量高耗能产业的运行，直接使得该地区热量不断累积，远远超过青岛站地区，在14:00 时达到一天的高峰；同时人为排放的大量煤灰、粉尘等污染气体，以及二氧化碳、氧化二氮等温室气体，在城市上空形成一层“尘罩”，加剧了大气逆辐射，导致李沧区城市热岛效应进一步明显，污染更为严重。 而市南区由于近年来城市改造，大
6、量污染企业外迁， 加之海洋环境影响较为明显，虽然人口密度远远大于李沧区，但是热岛效应大大减弱， 且一天中温差小于崂山站（李村站）。这足以看出工业污染对城市环境的影响远远大于高人口密度对城市环境的影响。下图为 2014 年 1 月两个气象站每天2:00 气温下图为 2014 年 1 月两个气象站每天 14:00 气温综上所述，青岛市区近年来气温格局和热岛效应有以下特点：（1）青岛市冬季气温格局呈现“北高南低”的趋势，高温中心随着产业格局转型逐渐向北移动，在主城区北部重工业区气温尤其高。（2）工业化等因素对于气温的影响远远大于人口因素。这一影响在一天中最高气温数据上表现得尤为明显。（3）青岛市区冬
7、季热岛效应在一天中气温最高时（14:00）要更为严重（两地气温差异变化是热量差异不断累积的结果），在一天中气温最低时（2:00）表现并不明显，主要趋近于东北亚地区的大环境变化趋势。（4）工业化导致的城市热岛效应会导致热岛效应较为严重的区域昼夜温差加剧。（由于青岛地区的热岛效应还不算极其严重，所以人为因素并未大规模改变当地的气候格局，所以这是以大气候为主，辅以人为因素影响的区域性气候产物。）3.崂山站（李村站）城区近年来增温趋势. 通过以上总结可知，李沧区冬季热岛效应更为严重。为此， 我们专门对李沧区近年来冬季气温变化进行研究。下面是崂山站（李村站）2008 年至 2013 年每年 11 月每日
8、的平均气温。由以上两图可以明显地看出，相较于 2008 年和 2009 年，自 2010 年起， 李村站 11 月气温开始大幅上升。在2009 年还出现较多的气温低于5的情况，但在2010 年，这种情况已经非常少见。 这种现象一直持续到2012 年，直到 2013 年气温才有所回落。所以这绝不是某年的气候突变，而是自2010 年以来李沧区热岛效应骤然加剧的恶果。第二，我们还可以发现，在 08、09 年， 11 月份的气温变化比较大，幅度在15 到 20 度之间。但自2010 年始，11 月份的气温变化幅度明显减小，基本上不超过15 度。同时，在气温的年际变化方面，在08、09 年，气温的年际变
9、化程度还是比较大，但仍是自2010 年始，每年的气温变化趋于统一，集中在5到 15间。同时，随着进入冬季，在08 到 10 年，气温年际变化逐渐减小，气温变化区域统一，但在第二幅图中，这种情况已经微乎其微。这可能是由于2010 年李沧区城镇化建设开始进入饱和状态，全区范围内有大量道路、建筑工地等在施工，同时原有的大片农田开始逐渐被改为建筑区，而城市绿地规模不足，导致大气中粉尘增加，使得大气逆辐射等增强。 这样一方面促使区域气温整体升高，同时又增强了对太阳辐射的削弱作用和夜间的保温效果， 使得整个时间段内气温变化并不大。而这种情况一直持续下去，并处在一个相对稳定的状态，直到2013 年才有所缓解
10、，导致气温在10 到 13 年年际变化并不大。我们再来分析一下李村站冬季一天的气温变化情况。由上图可见，两年同日的气温差距相当之大，达5左右。当然这，绝不仅仅是热岛效应所致。但从中我们仍然看出从上午至中午，两年温差逐渐扩大，从傍晚至凌晨，两年温差逐渐缩小。这也印证了上文“青岛市区冬季热岛效应在一天中气温最高时（14:00）要更为严重，在一天中气温最低时（2:00）表现并不明显”的观点。综上所述，李沧区近年来冬季气温变化有以下特点：（1）近年李沧区温度上升明显，远超全市平均水平。（2）自 2010 年始，气温开始大幅度上升，气温年际变化开始缩小，冬季温差开始减小。（3）除了工业污染导致热岛效应加
11、剧之外，建筑施工所带来的大量粉尘也是加剧热岛效应的重要因素。4.应对最新情况的缓解措施建议. （1）青岛与我国大部分地区一样，工业区与生活区重叠，加上城市发展迅速，人口稠密、工业集中， 绿地、树木减少，使得本地热岛效应更为复杂。市政府应当继续加快推进产业空间格局调整。 将一些重污染产业尽可能迁往郊区，并置于城市热岛环流圈之外。在这一方面，应当着重注意沧口工业区高耗能产业的转型升级工作。一方面，引进先进技术，降低污染、能耗。另一方面，应当着手准备将这些工厂逐步外迁，向远郊区搬迁。（2）青岛的热岛环流受海陆风影响显著。如果在城市区域增加水体、绿地等自然地表覆盖面积 ,则有利于城市的增湿减温,促使局
12、地流场发生变化,从而改善局地微气象条件和大气物理环境。 必须要指出， 植被对于缓解城市热岛效应，改善城市局地小气候有着不可或缺的作用。（昼间植被蒸腾作用，大量水分通过气孔蒸腾及角质蒸腾在叶子表面汽化吸热降温，在降低植物体温度的同时，也降低了周围气温，使得人造林气温较低。同时，蒸腾作用还使人造林空气湿度较大，空气中含有水汽和水汽凝结物较多，使大气逆辐射增强，从而使地面有效辐射（地面长波辐射量减去大气逆辐射量的差，关系地面实际测量温度）减弱，使人造林气温在低温时相对较高。同时植被还可以吸附粉尘等小颗粒。） 应当尽可能增加绿地范围，以小块绿地为主， 大块绿地为辅的形式散落于城市中间。屋顶绿化在用地紧
13、张的地区可以尝试推广。需要注意的是，政府部门应当注意乔灌草的比率，不能盲目种植。（3）应当适度加强城市中的水域面积。在公园中适度修建人工湖等水域，注意对现有湿地水体的保护。在条件允许的情况下，应当考虑建立城市湿地。例如沿李村河，海泊河沿线进行绿化和建立湿地保护水体。（4）对于在中午热岛效应尤为强烈的问题，建议城管部门在这一时段加强洒水车的洒水频率，使地面充分降温。（5）应当合理规划城市建筑分布，做到疏密有度，以便加强城市间的通风。同时应当推广使用吸热材料减少因下垫面而加剧热岛效应的因素。参考文献【1】青岛地区热岛效应董海鹰、侯建伟、刘学忠、郭丽娜【2】植被对太原市冬季气温的影响贾素贞【3】城市热岛效应研究进展彭少麟等【4】城市化对青岛夏季局地大气环流影响的个例分析马艳、高荣珍、苗世光
