太原市城市气候效应研究

度表 Fig 3 Taiyuan region on July average thermal conductivity strength fig
娄烦县
古交市
太原
图 4 太原地区七月 2 时等温线分布图 Figure 4 Isograms of annual mean precipitation of July 2
图 2 太原市四季气温差值 3
Fig 2 Taiyuan region temperature seasonal change fig
3.2.3 城区与郊县气温日变化
太原地区 2011 年七月日平均热岛强度见图 4.由图可知，太原地区一天中 4 个时次热岛效应均存 在，并且很明显，同时各时次热岛强度变化较大 。其中，热岛强度在 20 时最大，为 4.85oC；第二高 为 02 时，为 4.80oC；第三高为 08 时，为 3.11oC；相对最弱的时次为午后 14 时，为 2.85oC。太原地 区的日平均热岛强度的变化大体与温度的变化成负相关，即随着气温的升高，热岛强度减弱；相反 随着气温的降低，热岛强度增强。
站点的年均温，算出各站点的温度距平值 △T。太原市区各站点年均温距平值见表 2.从气温距平值 分析得出太原市全年气温存在明显的高温区域和低温区域。在这 18 个站点中再选取 B6523 站和 B6525 站作为市区站，B6518 站作为郊区站，分析太原市城市热岛强度的季节变化与日变化。
表 2 太原市各站点年平均气温距平值 Table2 Statistics of annual mean temperature in Taiyuan city
海拔 800 793 789 802 1265 1310 1340 1165 1293 1838 1485 1178 691 1132 1550 1106
2.2 方法 本文在分析城市热岛效应时，选取太原市 31 个站点 2011 年气温和降水资料，因部分站点海拔高度 明显高于其他站点，而且海拔较高的站点往往分布在郊区，为了避免海拔因素对热岛强度的加大， 本文在数据处理过程中对部分站点按照干绝热直减率，即每上升 100m 气温下降 0.65oC ,将其订正到 太原市平均海拔 800 米高度。计算各站 2011 年 1 月、4 月、7 月、10 月气温月均值和 7 月 02 时、 08 时、14 时、20 时气温均值。选取太原市 19 个站点（B6520 站因为降水数据监测存在误差未采用） 2011 年 7 月、8 月降水量分析太原市区雨岛效应。利用 Grads 软件绘制太原市等温线分布图，分析 太原市温度分布和变化。采用对比分析法，分析太原市城市气候效应。将城市站的平均温度记作 T u， 郊县站的平均温度记作 T c,城郊热岛强度定义为同时刻城区温度与郊县温度的差值，记作 T h。即 T h=T u-T c 差值代表区域热岛强度。在城市站点中将 B6523 站气温记作 T1，B6525 站气温记作 T2，，B6518 站气温记作 T，将 T1、T2 与 T 的的差值定义为太原市城市热岛强度，分别记作 ΔT1、ΔT2。
2 资料和方法
2.1 资料 太原地区的总面积 6988 平方千米，其中市区面积为 1460 平方千米，下辖 6 个区（小店区、迎 泽区、杏花岭区、尖草坪区、晋源区、万柏林区），3 个县（阳曲县、娄烦县、清徐县）和 1 个县级 市（古交市）本文采取太原市城郊 32 个站点 2011 年的全年数据作为材料，此 32 个站点中西起 110°77′E，东到 112°66′E，南抵 37°65′N，北到 38°13′N，主要包括迎泽区、杏花岭区、晋源区、万 柏林区和娄烦县与古交市。选取迎泽区、杏花岭区、晋源区和万柏林区的 20 个站点作为城区站，选 取娄烦县、古交市 11 个站点作为郊县站。在城区的 20 个站点中根据气温变化的强度变化又选出 B6523 站点代表城区站，B6518 站点代表郊区站。各站点分布见表一，太原市各气象观测站分布区 域图见图一。
in Taiyuan region
娄烦县
古交市
4
太原市
图 5 太原地区七月 8 时等温线分布图 Figure 5 Isograms of annual mean precipitation of July 8
in Taiyuan region
娄烦县
古交市
太原市
图 6 太原地区七月 14 时等温线分布图 Figure 6 Isograms of annual mean precipitation of July 14
Table 1 Information of meteorological
Stations in Taiyuan region
经度/E 海拔 区站号
纬度/N
112°48′ 799 B6525 37°85′
112°38′ 813 B6526 37°84′
112°47′ 790 B6527 37°84′
造成太原地区热导强度动画及高于夏季的原因主要有：①太原地区气候大陆性强，冬冷夏热， 年温差大，冬季受到来自西伯利亚和蒙古的干冷的气团控制，天气干燥、晴朗，湿度小，云量少， 利于热岛的形成；②冬季气温低，大气层结较稳定，下垫面以辐射冷却为主，此时地表裸露的郊区 辐射冷却要明显高于地表人工硬化的城区，温度自然要比城区温度低；③城区人口、商业、交通分 布密集，尤其是冬季取暖，城区废热和固体尘埃颗粒要明显高于郊区，大气逆辐射作用明显高于郊 区，有利于城市热岛的形成。相反，夏季城区认为热的排放和大气逆辐射比冬季相对减小，所以夏 季热岛强度要比冬季小些。
表一 太原各气象观测站相关信息
1
区站号 B6509 B6510 B6511 B6512 B6513 B6514 B6515 B6516 B6517 B6518 B6519 B6520 B6521 B6522 B6523 B6524
纬度/N 37°78′ 37°65′ 37°72′ 37°88′ 37°88′ 37°85′ 37°86′ 37°81′ 37°89′ 37°83′ 37°94′ 37°87′ 37°88′ 37°91′ 37°85′ 37°85′
112°66′ 1285 B6535 37°74′
112°55′ 821 B6536 38°13′
112°61′ 939 B6537 37°94′
112°57′ 848 B6538 37°84′
112°57′ 812 B6539 37°80′
112°55′ 814 B6540 37°99′
经度/E 112°53′ 112°56′ 112°54′ 112°59′ 112°03′ 111°88′ 112°20′ 112°19′ 112°08′ 112°12′ 112°38′ 111°88′ 111°77′ 112°02′ 112°31′ 112°09′
1 太原市自然环境概况
太 原位于山西省境中央 ，太 原盆地的北端 ，东 屏太行 ，西 障吕梁 ，北 依系舟 ，南 临沃野 ,东 西两 面群山夹峙，中部为汾河冲积扇平原，汾河自北而南穿市而过，把全市化为东西两半。 太原市地理 坐标为东经 111°30′～113°09′，北纬 37°27′～38°25′。区域轮廓呈蝙蝠形，东西横距约 144 公里，南 北纵约 107 公里，面积 6988km2。太原为四季分明的北温带大陆性气候，冬无严寒，夏无酷暑，昼 夜温差较大，日照充足，无霜期较长。年均气温 12°C，年均降水量 468 毫米，年均日照 2388 7 小 时，无霜期年均 202 天。
太原市城市气候效应研究
山西晋中 毛永涛
摘要 采用太原市城郊 31 个气象站和太原师范学院中尺度自动气象站 2011 年全年气温、降水数据， 统计分析太原市城市气候效应的空间分布与变化强度，指出太原市城市热岛效应和雨岛效应显著， 太原地区月平均热导强度最大为冬季，最小为夏季；太原地区日平均热导强度在凌晨 02 时最高，午 后 14 时最弱。太原地区的雨岛空间分布大体与热岛空间分布呈相反趋势 。太原市区的热岛区域出现 在火车站、迎泽公园、太原师范学院附近。 关键词 城市气候，热岛效应，热岛强度，雨岛效应，太原市
2
娄烦县
古交市
太原市
图 1 太原地区七月份等温线分布图 Fig 1 Isogram of annual mean precipitation of July
in Taiyuan region
3.2 城区与郊县气温对比分析 通过计算分析得出太原市市区年平均气温值 T u=10.32oC,郊县年平均气温值 T c=6.36oC,Th=T u-T c=3.95oC，最强时热岛强度可以达到 6oC 以上。城市热导效应明显，但不同的季节，不同的时间段 热导强度还有变化。
3 太原市城区与郊县气温分布特征分析
3.1 城区与郊县气温的总体分布特征 太原市的气温分布总体上呈现东高西低的特征，受地形和河流等自然要素和其他要素影响，太 原市区主要集中在东部地区的中部位置，所以在东部地区的中部位置形成了气温明显的高值区域， 并且形成了高温闭合中心。从市区向西与郊区的过度地带等温线比较密集，温度变化梯度较大。在 西部地区，即古交和娄烦地区，由于地形等因素的影响形成了一系列的闭合低温中心。太原地区各 月气温总体分布趋势大体是一致的，现以太原市七月份等温线分布图为例说明，见图二，太原七月 等温线分布图。
引言
城市气候效应的研究始于 19 世纪初英国化学家 Lake Howard 对伦敦城区和郊区的气温对比分 析，得出伦敦市区温度明显高于郊区温度。此后越来越多的学者开始关注城市气候效应的研究， Manley 于 1958 年首次提出城市热岛(Urban Heat Island, UHI)的概念。城市热岛效应的研究在我国起 步较晚，始于 20 世纪 80 年代初期，其对象大多集中于东部地区 ，尤其是上海、北京、天津、广州、 厦门等大城市，而对于中部省份比较少，主要集中于兰州、西安等城市。随着太原市近年来城市化 进程的加快，城市规模的不断扩大，城市人口的不断增加，城市气候效应逐渐凸显，本文利用太原 市 31 个气象站和太原师范学院中尺度自动气象站 2011 年全年数据，分析了太原市城市气候效应的 分布及变化规律。