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1、气候可行性论证技术指南系列之城市热岛效应评估技术指南（第1版）2014年11月气候可行性论证技术指南系列之城市热岛效应评估技术指南编写人员主编陈新光（广东省气候中心）编写唐力生（广东省气候中心）李春梅（广东省气候中心）陈慧华（广东省气候中心）翟志宏（广东省气候中心）编写指导宋丽莉（中国气象局公共气象服务中心）组织单位中国气象局预报与网络司中国气象局公共气象服务中心编写单位广东省气候中心1总则11.1编制目的11.2适用范围11.3编制原则12术语和符号31I口3.2符号工作流程4.1立项论证4.2资料收集与处理4.3城市热岛强度计算4.4城市热岛强度评估3.5.6.94.4.1城市热岛强度评估
2、指标94.4.2城市热岛强度历史变化评估方法104.4.3热岛效应对城市环境及生活的分析内容114.4.4减缓城市热岛效应的对策与建议125城市热岛效应评估报告编写提纲14附件分裂窗算法反演地表温度计算步骤15城市热岛效应评估技术指南1总则1.1编制目的城市热岛效应是由于城市化的发展而导致城市中的气温高于外围郊区的小气候现象。随着城市化进程的加快,城市人口不断膨胀、新型建筑大量增加、运行车辆急剧增多、工业经济持续发展、生产规模日益扩大以及其它诸多因素的影响,城市热岛现象正呈现不断加剧的趋势，对城市生态环境的影响越來越显著。本指南收集和综合了相关的研究成果，整理编制成“城市热岛效应评估技术指南”
3、,为开展城市气候服务、城市规划修编以及相关的技术工作提供参考。1.2适用范围本指南适用于全国范围内各级气象部门开展城市热岛效应监测、热岛效应评估，城市热岛效应评估结论可作为城市设计或城市规划修编参考。1.3编制原则根据上述关于开展城市热岛效应评估目的及适用范围，城市热岛效应评估技术包括热岛强度的计算方法、热岛效应现状及其历史演变、热岛效应形成的主要原因、热岛效应对生态生活环境的影响以及减缓城市热岛效应的措施建议等方面。开展城市热岛效应评估，主要思路是以城市热岛效应现状及历史演变为主要依据,从减缓城市热岛效应，建设宜居城市方面提出合理性建议。主要遵循以下原则：城市气候变化事实原则。城市的发展必然
4、会不同程度的产生热岛效应，这也是属于城市气候变化的范畴。热岛效应虽然本质上是气温问题，但会因此引发城市气候在诸多方面的变化。因此，城市规划设计需要充分考虑热岛效应的产生及其对城市生态环境的影响。科学公正原则。客观、公正地评价城市热岛效应的现状及其历史演变，科学分析城市热岛效应的成因及其对城市生态生活环境造成的影响，有助于科学规划城市建设、保护城市生态环境，为城市化的可持续发展提供科学依据。以人为本原则。城市热岛效应及其引发的城市气候变化关系到城市的宜居环境，与市民生活和健康密不可分。因此，城市热岛效应评估要与人的宜居环境紧密联系起來。早期介入原则。城市热岛效应评估虽然是以气候监测事实为依据，但
5、预评估工作应尽可能在城市规划编制的初期介入，把预评估结论融入到规划或城市环境治理中，真正体现“防重于治“的城市科学发展理念。可操作性原则。城市热岛效应评估工作涉及不同学科、专业、行业，应当在充分调研和征求各方意见的基础上，尽可能选择简单、实用、经过实践检验可行的评估方法，使评估结论在城市规划和城市公共服务中具有较强的可操作性。2编制依据（1）中华人民共和国气象法，2000年1月1日施行（2）国务院关于加快气象事业发展的若干意见（国发（2006）3号），国务院2006年1月12日印发（3）气候可行性论证管理办法（中国气象局令第18号），2009年1月1日施行（4）气象灾害防御条例（中华人民共和国
6、国务院令第570号），2010年4月1日施行。（5）关于加强气象灾害监测预警及信息发布工作的意见（国办发（2011）33号）（6）中华人民共和国环境影响评价法，2003年9月1日施行（7）国家园林城市标准（建城（2010）125号）（8）城市规划编制办法（建设部令第146号），2006年4月1日施行。（9）中华人民共和国城乡规划法（中华人民共和国主席令第74号），自2008年1月1日起施行（10）城市用地分类与规划建设用地标准（GBJ137-90）,1991年3月1口施行#3术语和符号3.1术语(1) 霾非降水、沙尘暴、扬沙、浮沉、吹雪、雪暴、雾等现象对视程的影响，大量的细微粒子均匀地浮游在空
7、中，使水平能见度在5.0km及以下的空气混浊现象。(2) 高温天气日最高气温达到或者超过35C作为高温天气的标准。日最高气温是指百叶箱中离地面1.5米高处的温度表或温度计量得的当天最高空气温度。(3) 城市生态环境城市生态环境一般是指人类这一特定的生物体在城市这一特定空间的各种生态条件的总和，是一个既包括自然生态条件、乂包括社会、经济、技术等条件的一个广泛的范畴。3.2符号8灰霾比城市热岛强度(C)Tc城区气温(C)T,郊区气温(C)4工作流程城市热岛效应评估工作流程主要包括立项论证、资料收集、资料处理、热岛强度计算分析、热岛效应影响分析、热岛效应成因分析、措施建议、编写评估报告等环节。其工作
8、流程简图如4.1所示。4.1立项论证根据城市气候业务服务发展需要或业主提出的需求，召开项目立项需求分析会。召开会议前，项目承担方需要明确开展该项工作的目的意义以及现有的工作基础，并了解国内外相关工作的进展情况；对项目的实施要有基本思路和3预期成果，并形成会议论证的初步方案。论证方案一般包括需求分析、评估内容、技术路线、预期成果等几方面。城市热岛效应评估主要涉及到市政、规划、园林、环保等部门，因此会议需要邀请多部门参加，广泛收集意见。在确定项目立项之后，需要与对方签署合同。项目合同应包含项目名称、项目地点、项目工作内容、工作成果、甲方责任和权力、乙方责任和权力、服务费用和付款方式、违约责任、保密
9、协议、不可抗力、合同期限、合同的修改及补充、诉讼条款、通知与送达、联系人以及其他需要明确的事项。需要注意的是，在甲方责任和权力一栏中，应明确需要甲方提供的基础资料类型、格式以及期限，如果由于甲方基础资料提供日期后延，乙方评估结果提交时间也应要顺序后延。图4.1城市热岛效应评估工作流程图#4.2资料收集与处理资料收集主要包含社会资料和气象资料两部分。社会资料需要通过开展调研、收集相关文献数据來获取。气象资料主要从气象数据库获取，但自动气象站资料需要对观测站点环境进行现场勘查，基本观测站资料需要了解观测站的搬迁和资料的历史延革等。站点数量城区气象站至少需要5个,郊区气象站至少需要2个，最好按不同方
10、位各选1-2个。（1）社会资料项目承担方应到各有关部门进行调研，收集社会资料。收集资料主要包括市政规划资料、城市绿地面积、水域面积、城市人口、能耗排放资料、车辆数量、GDP数据以及城市周边环境相关数据等，这些资料尽可能细化到区一级，便于分析热岛强度的空间分布和时间变化等方面问题。通过枕会调研收集资料，加深对评估工作的感性认识，有利于分析城市热岛成因，提出减缓城市热岛强度的合理性建议。社会资料收集主要包含以下内容：1）城区用地面积：评估城市历年城区用地面积；2）城区绿地面积：评估城市历年城区绿地面积；3）城区水域面积：评估城市历年城区水域面积；4）用电量：评估城市历年用电量；5）汽车数量：评估城
11、市历年汽车总数；6）GDP:评估城市历年GDP值；7）人口：评估城市历年人口数量；8）供水量：评估城市历年供水量；9）空气质量：评估城市历年主要空气污染类型，污染等级。（2）气象资料气象资料收集主要通过气象资料数据库获取，包括基本气象观测站资料和自动气象站资料。由于城市用地紧张，目前城区内自动气象站的安装环境仍没有统一标准，导致其安装高度、下垫面性质、周围环境等都可能各不相同。所以，用于计算城市热岛强度的自动站资料，需要先进行同时间不同地点的对比分析，差异性大的资料站点，可以结合前期现场勘查情况，决定该资料站点是否应该剔除。安装于不同高度的自动气象站气温资料，需要订正到离地面1.5米高度的气温
12、值。如果城区气象观测点稀少或观测资料代表性较差，则需增设临时小气候观测点，并按照小气候观测方法进行观测和资料的延长订正。气象资料收集主要包括以下内容：1）气温：评估城市范围内的各气象站（含自动站，下同）的历年年、月平均气温、最高温度、最低温度数据；2）风：评估城市范围内的各气象站的年、月平均风速、风向频率数据；3）降水量：评估城市范围内的各气象站日降水量$50mm出现的日数；4）高温日数：评估城市范围内的各气象站的历年高温日数；5）灰霾日数：评估城市历年灰霾日数；6）雷暴日：评估城市历年雷电发生的频率；7）卫星遥感资料：不同年代同时期的卫星遥感资料。4.3城市热岛强度计算目前，城市热岛强度的计
13、算主要有两种方法：一是基于气象观测站气温资料的统计计算；二是基于卫星遥感资料的地表温度反演。这两种方法从技术方法和采用的资料不同，其计算结果适用范围也不一样。第一种方法是采用气象观测站的气温资料直接计算出热岛强度，其所表现的是城区和郊区两个点的实际气温差值。如果要反映热岛强度的空间分布，需要在各个点之间进行空间插值，其误差决定于点的测点密度和下垫面的性质。一般情况，这种方法难以反映小气候复杂的城区热岛强度空间分布。第二种方法是利用MODIS卫星遥感数据反演城市不同时间尺度的地表温度，并用自动气象站数据对卫星遥感反演的地表温度进行了订正和比较，从地表温度空间差异获得城市热岛强度连续分布。这种方法
14、也很直接，技术方法也比较成熟，但资料的连续获取有困难，需要决定于当地天空状况。因此，在做城市热岛强度评估时，尽可能把两种方法结合起来，这样可以起到互补和互校检的作用。（1）基于气象观测站气温资料计算城市热岛强度这种计算方法通过城区和郊区同一时间尺度的气象站观测气温（平均气温、最高气温、最低气温）资料直接计算热岛强度（比）。利用选定代表城区的气象站的任一时间尺度气温资料，分别与同一时间尺度的郊区对比站（如果郊区有多个对比站，则取距离最短的对比站）的气温资料进行计算差值，即HtFEHt为热岛强度，1；为城区气象站气温，T,为郊区气象站气温。时间尺度一般为日、旬、月、季、年，也可以为任意时间段。城区
15、多个气象站的热岛强度的平均值，即可代表该城市的热岛强度。例如：2010年9月11H,广州开始第二次为期四天的机动车尾号按照单号单日、双号双日限行演练。为了掌握机动车限行对广州城市热岛的影响，利用了广州市中心区、从化、番禺、增城和花都的24个气象观测站2010年9月7EI-14日、2010年9月7H-14日的观测资料，并分别取其平均值代表城区和郊区的温度状况，以两者的差值作为广州市各区的热岛强度（HJ。计算得到限行前后的热岛强度变化如图4.2图4.4所示。ftA/*Tiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiif-2010；l9)|7|-101均2010I9/J11H-1411图4.22010年9月7-14H广州热岛强度日变化#图432010年9月
