哈尔滨城市化对城市气候影响的变率分析论文

哈尔滨城市化对城市气候影响的变率论文 摘要:本文以1983,2003年哈尔滨市和郊区(以呼兰和阿城为选取对象)的气温、降水量、日照时数、太阳辐射量的气候资料，以及哈尔滨市城市化(建成区面积和城市人口)的资料，通过归纳总结，对比分析了哈尔滨市城市发展对哈尔滨市气温、降水、日照、太阳辐射的变化，从而得出哈尔滨城市化对哈尔滨气候影响的结论。 关键词:哈尔滨、城市化、气候、气温、日照、降水 引言:城市化是一个地域空间过程，包括区域范围内城市数量的增加和每一个城市地域的扩大两个方面。城市化含义的特点是:人口密度大、经济活动较为集中、具有特殊性质的下垫面。而城市气候乃是小气候的一种，它的尺度介于局地气候和中气候之间。城市气候不同于城郊气候，城市的规模、城市的人口、城市的工业、城市的汽车尾气排放、城市的绿化建设等对城市气候的各个因素都将 带来重要影响，使城市气候呈现出所谓“五岛”现象，即热岛、湿岛、干岛、雨岛和混浊岛现象。本文以1983年,2003年哈尔滨市20年来气候资料的数据为依据，以城市的发展为依托，深入分析了哈尔滨城市化发展对城市气候的影响。 1、哈尔滨城市化的气候特征 1、1气温变化特征 1-1是哈尔滨市1983,1993年与1994,2003年气候要素平均值的差。从表中我们可以看到1983,1993年与1994,2003年春、夏、秋、冬以及年平均气温的差值。从季节变化来看，与80年代相比，哈尔滨市冬季增温幅度最大， 增温幅度为1.67?，春季次之。 (表1-1哈尔滨市1983,1993年与1994,2003年气候要素平均值的差) 图1-1是哈尔滨市1983,2003年年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温的年际变化情况。由图可见，城区年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温是逐年递增的，尤其在90年代以后，年平均最低气温递增速度最快， 年平均最高气温递增速度最慢。 时间/年 图1-1哈尔滨市1983,2003年年平均气温(a)、 年平均最高气温(b)、年平均最低气温(c)的年际变化曲线 图1-2是1983,2003年城区年平均气温变化情况，从中也可以看出其总 的趋势是递增的。 时间/年 图1-2哈尔滨市1983,2003年平均气温年际变化曲线 以上通过对哈尔滨市气温变化的分析，发现80年代哈尔滨市年平均气温相对较低，80年代后，年平均气温呈明显的上升趋势。气温呈现这种趋势的原因是多方面的，随着世界人口的剧增及经济建设的发展，现代人类活动对气候影响成为一个不容忽视的重要因子，尤其是近几年来，人为因素的影响更加明显。同时，80年代以后，哈尔滨城市化发展加快，哈尔滨市工业、交通迅速发展，加重了污染物的排放，空气污染日益严重，“城市热岛”效应不断加强，从而气温 呈现上升趋势。 1、2降水变化特征 哈尔滨市降水的变化是非常明显的。由于短期降水量的变化随机性很大，因 此我们以1983,1993年与1994,2003年多年平均的降水量来对比分析。图1-3是哈尔滨市1983,2003年平均降水量的年际变化情况，由降水量变化曲线 可以看出:个别年处有峰值出现，但降水量总的趋势是不断增加的。 时间/年 图1-3哈尔滨市1983,2003年平均降水量的年际变化曲线 从表1-1也可以看出:80年代后，平均年降水量明显减少，平均减少18.35mm。从季节变化来看，秋季平均减少10.01mm，冬季平均增加16.46mm，春、 夏均有所增加。 1、3日照时数变化特征 哈尔滨市污染日趋严重，使大气混浊度逐年增大，同时大气中气溶胶增多，使成云、成雾的可能性也增大，致使城市日照时数逐渐较少。从日照时数的变化趋势分析，80年代之后，平均年日照时数相对减少了21.25h。从季节变化来看， 冬季日照时数减少最多，秋季次之，春、夏减小的幅度相对较小。(表1-1) 图1-4是哈尔滨市1983,2003年平均日照时数的年际变化情况。由图可以看出 日照时数变化的总趋势是递减的。 图1-4哈尔滨市1983,2003年平均日照时数的年际变化曲线 2、哈尔滨 城市化对城市气候的影响 2、1城市化对气温的影响 大量的气候资料和文献分析表明，全球平均地面气温上升了0.3?,0.6?。在大气候背景转暖的同时，由于哈尔滨市人口密集，工业发达，能耗大，绿地少，它所发出的热量使城区成为冷凉郊区包围中的温暖岛屿，温度持续上升，且上升幅度较大。图2—1是哈尔滨市1983,2003年城郊年平均气温差、年平均最高气温差、年平均最低气温差的年际变化情况(郊区气温是指阿城、呼兰的平均值，以下同)。从图中可以看出，气温差在80年代上升趋势缓慢，从90年代开始，气温差呈明显上升趋势。其年平均气温差每10年上升0.35?，平均最低气温差上升0.44?，平均最高气温差上升0.09?。由此可见，城郊年平均气温差、年平均最高气温差、年平均最低气温差都是逐年递增的;年平均最低气温差递增速度最快，年平均最高气温差递增速度最慢，而且城市化对平均最低气温差的影响 最大，约为平均最高气温差的4.9倍。 图2—1哈尔滨市1983,2003年城郊年平均气温差(a)、 年平均最高气温差(b)、年平均最低气温差(c)的年际变化曲线 2、2城市化对降水的影响 从图2—2中可以看出，80年代哈尔滨城郊降水量差呈现下降趋势，而80年代以后，呈现上升趋势。1983,1993年平均城郊降水量差为35.2mm，1994,2003年为167.4mm，增加了132.2mm。多年平均情况下，哈尔滨市的降水量多于郊区，但由于降水量年际变率的随机性很大，城郊年降水量差的起伏较大，但总趋势是逐年增多的。这是由于，第一，“城市热岛”效应使空气层结的不稳定性增加，产生对流性天气，诱导降水的产生;第二，城市阻碍效应。城区内因有高高低低的建筑物，其粗糙度比附近郊区平原大。它不仅能引起机械湍流，而且对移动滞缓的降水系统(如静止锋、静止切变线等)有阻碍效应，使其移动速度减慢，在城区滞留时间加长，因而导致城区的降水强度增大，降水时间延长;第 三，城市的大气污染，提供了足够多的凝结核，易于吸收水汽，形成降水。 图2—2哈尔滨市1983,2003年城郊的年平均降水量差的年际变化曲线 2、3城市化对日照及太阳辐射的影响 在城市中按照气象观测规模设置的气象站(开阔不受四周障碍物的遮挡)，其可照时数应与同纬度、同季节、同时段的郊区相同。但城区大气污染严重，使大气混浊度逐年增大。同时大气中气溶胶增多，使成云致雾的可能性增大，致使城市实际日照时数逐年减少。图2—3是哈尔滨市1983,2003年城郊的年平均日照时数差的年际变化情况，从图中可以看出，城郊日照时数差是减少的，尤其 是90年代以后减少幅度更大。1983,1993年多年平均城郊年日照时数差为134.23h，1994,2003年为114.29h，减少了20.06h。从日照时数的变化趋势来分析，80年代之后，随着哈尔滨市工业的发展，许多工厂和车辆大量向大气排放废气，大气环境污染日益严重，使大气混浊度逐年增大，加之没有采取保护大气的相应措施，使得哈尔滨城区日照时数少于郊区。 日照时数的多少，直接影响太阳总辐射量的高低。由于市区大气污染严重，低云量和污染物质较多，大气透明度比郊区差。其太阳直接辐射受到削弱的程度比郊区大，而散射辐射虽因低云和颗粒状污染物等的作用比郊区有所增加，但它 增加的值不能补偿直接辐射的损失，因此城市中的太阳总辐射量比郊区弱。 图2—3哈尔滨市1983,2003年城郊的年平均日照时数差的年际变化曲线 到目前为止，城市化效应对小范围气候影响最大，而哈尔滨的城市污染日益严重，如果不采取措施，随着时间的推移，哈尔滨城市化效应对气候的影响与其它城市相比会更加明显。因此，在制定城市发展时应考虑改善气候状况的相 应措施。 3、结论: [1]哈尔滨城郊平均最高、最低气温差及年平均气温差均有增大的趋势，这是由于市区人为放热量的增加和大气污染严重、植被绿地面积相对偏少的加剧所 造成的。 [2]哈尔滨市城郊年降水量差年际变化很大，但总趋势是逐年缓慢递增的， 这与城区热岛效应增强及大气污染加剧有一定关系。 [3]由于哈尔滨城区大气污染的加剧，使城市日照时数减少，城郊年日照时 数差在逐 年减少。 气候主要是由自然因子决定的，城市发展对气候的影响，在局地范围内明显，并且城市对气候的影响机制复杂。本文只是初步分析探讨了哈尔滨城市发展对气候的影响，随着时间的推移，其影响程度会愈来愈明显，故在城市规划与发展中， 应考虑城市发展对气候的不利影响，趋利避害。 参考文献: [1]许学强等:《城市地理学》,高等教育出版社，1997年7月 [2]徐祥德等:《城市化环境气象学引论》,气象出版社， 高等教育出版社，1990年1月 [4]2002年1月 [3]周淑贞等:《气象学与气候学》, 周淑贞等:《城市气候学》,气象出版社，1994年8月 [5]《哈尔滨市统计年鉴》(1998)第114页 [6]《哈尔滨市志》(自然地理)第45页 [7]《哈尔滨市统计年鉴》(1983)第15页，第51页 [8]《哈尔滨市统计年鉴》(1999)第48页 [9]《哈尔滨市统计年鉴》(2004)第4页，第29页，第140页，第174页 论文发表