不同下垫面对气温的影响

2022-11-09柯莉萍陈银东杨承梅张玉逵

气象水文海洋仪器 2022年3期

蔡彤，柯莉萍，陈银东，吕静，杨承梅，张玉逵

(贵州省威宁县气象局，威宁 553100)

0 引言

随着中国经济的快速发展，城市规模不断扩大，自然地域逐渐被沥青、钢筋混凝土等导热性强、渗水性差的下垫面代替[1]。研究发现，下垫面性质的改变会引起城市气候环境的变化，导致城市热岛效应加剧[2-4]。罗烨泓[5，6]等在对粤北地区4种城市下垫面温度差异分析中发现，沥青、水泥等不渗水下垫面的剧增是导致城市“热岛效应”的主要原因之一。同时，城市“热岛效应”的加剧，对人类社会的生产生活也产生了巨大的影响。朱文月[7]等发现城市“热岛效应”对生态系统存在影响。聂敬娣[8]等研究发现城市热岛效应直接影响人体健康，引起呼吸系统疾病和心脑血管疾病死亡率的增加。因此，开展不同下垫面温度特征的研究，对城市规划、建设和改善人们的居住环境有直接的意义。

为了探究不同下垫面温度的变化特征，国内外学者进行了大量研究。杜京[9]在对重庆居住区夏季热环境影响研究中发现，有植被覆盖的下垫面降温效果显著，而被水泥、沥青等覆盖的下垫面增温效果显著。李娟娟[10]等在对东莞一个村落不同下垫面的垂直温度梯度进行了采集，分析得出冷巷可以有效地降低下垫面的表面温度。Nonomura[11]等发现日本非植被面积的不断扩大，是导致温度上升的重要原因之一。

每个城市在不同的区域气候背景下，不同下垫面温度的变化特征略有差异。文章在其他学者研究的基础上，重点分析了威宁县4种不同下垫面不同季节的观测资料，分析得出威宁县不同下垫面温度的季、月、日变化规律。

1 资料和方法

为了探究不同下垫面对气温观测的影响及不同下垫面气温的变化规律，文章选取威宁县国家基准站、草海站、白家咀站和东山区域站4种不同下垫面2020-03-01T00：00—2021-02-28T23：00逐小时经过质控的气温观测资料，4个站点相互间最大直线距离不超过10 km，最大海拔高度差为68.4 m，均处于同一天气系统内，站点详细信息如表1所示。

表1 4个站点的经纬度、海拔高度以及下垫面性质

2 结果与分析

2.1 季节温度变化

水面、水泥、草地和泥土4种下垫面的季节平均气温对比(图1)发现：所有下垫面的气温(平均气温、最高气温、最低气温)随季节的变化趋势一致，即夏季最高，春秋次之，冬季最低，且春秋季气温相差不大；季节温差最大的是泥土，其次是水面和水泥，草地最小。在不同下垫面上，同一季节的平均气温、最低气温的最大值与最小值之间的差值都在1 ℃以内，但最高气温最值之间差距较大，差距最明显的是夏季的草地和泥土下垫面，差值达3.7 ℃。

平均气温的最大值在春夏冬3季，出现在泥土下垫面，在秋季则是在水泥下垫面；平均气温的最小值在夏秋冬3季，出现在草地下垫面，在春季出现在水面；4个季节中最高气温的最大值都出现在泥土下垫面，最小值都在草地；最低气温的最大值都在水泥下垫面，最小值在夏秋冬3季，出现在泥土下垫面，在春季则是在水面。

图1 4种下垫面的季节平均气温对比

2.2 月温度变化

通过分析水面、水泥、草地和泥土4种下垫面的月平均温度对比可知：平均气温、最高气温和最低气温整体变化趋势一致，最小值出现在1月，2月气温开始回升，直到峰值；不同下垫面最高气温峰值出现的时间稍有不同，草地的最高气温峰值出现在7月，其余3种下垫面的最高气温峰值出现在8月。

最高气温、温差(最高气温-最低气温)在不同下垫面之间的差值较大，最大值在泥土下垫面，水面和水泥下垫面居中，草地最小。在1-2月，不同下垫面之间的最高气温、温差差距有所缩小。

2.3 日温度变化

通过分析春夏秋冬4个季节不同下垫面的气温在1 d内的变化，可以得出：4个季节不同下垫面的气温日变化幅度在春季较大；不同下垫面之间，泥土下垫面的变化幅度最大，其次是水面和水泥下垫面，草地最小；在秋冬两季，最低气温出现时间与春夏相比推迟了1 h；春夏季最低气温出现在07：00，秋冬季出现在08：00(水面出现在07：00)。