近50年沈阳城乡气温变化及热岛效应研究

原阳县气象局 陈雅轩

一、引言

城乡气温变化特征因城市规模、人口密度、工业发展水平等因素而异。在城乡气温变化特征的研究中，可分为日、季、年代等时间分布特征[1]。自2009年以来，利用中国气象局密自动站的气象数据进行城市热岛效应的研究也见报道[2]。

李庆祥等选取195-2004年中国东部地区9个大城市和较近距离的9个小城市，对描述热岛效应的热岛强度指标进行了研究，并提出一种基于气温日较差的新的热岛强度指标，结果表明，1980年以后，无论大、小城市，城市化的热岛影响均有所加强[3]。

李文莉等研究兰州站和相邻的榆中站两地气候变化特征后发现，兰州进入1980年以后气温明显上升，而榆中站气温上升幅度不明显[4]；白虎志等利用兰州及临近两个乡村站研究了兰州城市热岛效应特征和季节差异，结果表明近40多年来，兰州城市热岛效应一直呈增强趋势且在冬季尤为显著[5]。

在我国城市气候研究中，城乡气温差是研究最多的内容。尤其是近50年以来，众多因素都使得我国城乡气温变化的差距越来越大。在这个背景下，农业活动和人类生活都在发生着变化。目前不论是时间还是空间上都还没有针对东北地区进行城乡气温变化特征的研究，而沈阳又是东北地区城市化进程最快、重工业发展最雄厚，经济和人类活动最频繁的城市之一，只有对沈阳近50年城乡气温变化特征进行分析，才能更好地为城市精细天气预报以及更好地研究城乡气温变化特征和合理规划城市布局提供科学依据。

二、资料与方法

根据距沈阳站的距离、建站时间、站点位置，确定以昌图站、开原站代表郊区气象站，从城乡气温差值、城乡气温年际变化、城市热岛强度指标的季节性特点以及基于气温日较差的城市热岛强度指标四个方面进行对比分析。

三、沈阳50年城乡气温变化及热岛效应状况

（一）城乡气温差值分析

为了清楚地说明50年来沈阳城市建设、工业发展、人口增加对气温的影响，分析沈阳和昌图两地气温差的年代变化，发现两地的年平均气温差值呈阶段性逐年上升的趋势。

如图1可看出，沈阳的热岛效应强度具有阶段性。至1989年沈阳站迁址前，城乡气温差平均达到0.615℃，而后减弱。在1960-1989、1996-2004这两阶段有明显城市热岛效应，2006年沈阳迁址后，热岛效应再次减弱。说明城市化对沈阳气温变化的阶段性影响是显著的。1960-1976年，沈阳城市发展刚刚起步，所以城市化对气温的影响还不明显，其与乡村站的气温差值不大。从1977年开始，沈阳的城市规模开始扩大，人口急剧增多，城市化对沈阳的影响日趋显著，说明沈阳市区的显著增温与城市发展、人为热源的增加有一定关系。

图1 沈阳昌图年平均气温差图

（二）城、乡气温年际变化分析

如表1，1960-1990年，沈阳与其30年平均温度（1981-2010年，下同）相比气温偏低，偏低幅度在0.1-0.7℃之间。1990年代以后气温明显偏高0.1-0.9℃。冬季最低气温从1960年的-24.4℃上升到2000年的-26.8℃，再到2010年后的-24℃，升高了0.4℃，相应的日较差减小了3.9℃。昌图站1990年及2000年与其30年相比略偏暖，但偏暖幅度不大，在0.2-0.3℃之间，1960-1980年气温均偏低，偏低幅度为0.6-0.7℃。说明城市发展对沈阳温度的影响是显著的，特别是从2000年以来的这十几年，沈阳的平均温度上升趋势更显著。但利用以上沈阳与乡村的气温年际变化进行比较，发现沈阳年平均气温的基数比乡村大，但增温率小，即乡村气温变暖的趋势比城市大，因此产生了负的传统热岛强度指标，说明小城市本身气温的增暖也在加快。

表1 沈阳与昌图和开原地区气温年代际变化特征(单位:℃)

（三）冬季城市热岛强度分析

由表2，沈阳四季城市热岛强度以冬季最强（0.91℃），夏季最弱（0.41℃），也说明气候变暖主要表现在冬季升温，这可能与沈阳冬季取暖产生大量的人为热有关。

表2 沈阳四季城市热岛强度(单位:℃)

而对沈阳与昌图、沈阳与开原做出多项对比值（如下表3）分析发现，不同条件下表示热岛强度的几种指标差别很大，有的甚至为负值，说明沈阳与乡村站相比气温变化趋势小。

表3 城、乡冬季最高、最低和平均气温直线趋势和传统热岛强度指标℃/(10a)

四、结论与讨论

（一）结论

（1）沈阳热岛效应具有阶段性，1960—1989、1992—2008阶段效应明显。（1982年、1996年，是沈阳两次重要的总统规划建设时期）。

（2）城市热岛效应并不总使城市变暖趋势明显强于乡村。

（3）沈阳卫星城市效应使周边小城市发展较快。

（二）讨论

沈阳城乡气候变化的特征可能与沈阳的地理位置所造成的冬季取暖产生大量人为热的原因有关，由此可猜想，东北地区与南方地区热岛效应季节特点差别很大，今后也应加强针对不同地区的研究，以期为减缓城乡温度差提供更加合理有效措施。

相关链接

热岛效应（Urban Heat Island Effect）是指一个地区的气温高于周围地区的现象。用两个代表性测点的气温差值（即热岛强度）表示。主要有城市热岛效应和青藏高原热岛效应两种。

热岛效应是由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象，属于城市气候最明显的特征之一。

由于城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。