蘇州市熱島效應(yīng)和城市綠化工作研究報(bào)告

    城市熱島是由于城市建設(shè)不斷發(fā)展，城市地表改變導(dǎo)致城區(qū)氣溫比郊區(qū)氣溫明顯增高，產(chǎn)生城區(qū)氣溫大于郊區(qū)氣溫的現(xiàn)象。近三十年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和城市的快速擴(kuò)張，給城市氣候環(huán)境帶來(lái)了諸多影響，其中城市熱島效應(yīng)是城市氣候特征的最主要表現(xiàn)。

    按照國(guó)家生態(tài)園林城市的要求，2007年～2009年，蘇州市園林和綠化管理局、蘇州市氣象局聯(lián)合開(kāi)展了《蘇州市城市熱島效應(yīng)檢測(cè)與分析》課題研究。目前，該項(xiàng)課題已完成，項(xiàng)目整體處于省內(nèi)先進(jìn)水平，技術(shù)手段處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，填補(bǔ)了我市熱島效應(yīng)研究的空白，為我市創(chuàng)建國(guó)家生態(tài)園林城市以及國(guó)土綠化的中長(zhǎng)期規(guī)劃建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。

（一）城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度分析

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》的定義：

城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度（℃）=建成區(qū)氣溫的平均值（℃）-建成區(qū)周邊區(qū)域氣溫的平均值（℃），其中城市建成區(qū)與建成區(qū)周邊區(qū)域（郊區(qū)、農(nóng)村）氣溫的平均值應(yīng)采用在6-8月間的氣溫平均值。

1、夏季氣溫分布特點(diǎn)

蘇州地處長(zhǎng)江下游平原地區(qū)，東臨上海、南接浙江、西抱太湖、北依長(zhǎng)江。氣溫的分布隨緯度升高而降低，但同時(shí)受太湖這個(gè)大型水體的調(diào)節(jié)作用，從1961—1990年的歷史氣溫資料分析，我市夏季氣溫分布呈現(xiàn)以環(huán)太湖地區(qū)為高值區(qū)向沿江方向逐漸遞減的弧狀分布，其中最高的東山比沿江的張家港高出0.6℃左右。

但通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)（2007-2009年）蘇州夏季平均氣溫出現(xiàn)了多個(gè)高值中心，高值區(qū)主體在吳中區(qū)—城區(qū)—相城南部一帶，呈西北-東南走向，高中心值為27.9℃，吳江廟港為次高值中心溫度分別為27.7。氣溫分布沿著高值區(qū)向兩側(cè)呈遞減狀態(tài)，位于太湖邊的東山、高新區(qū)鎮(zhèn)湖的季平均氣溫較低，在27.3℃左右，即沿太湖地區(qū)的氣溫比城區(qū)平均低0.6℃左右；張家港沿江、太倉(cāng)沿江地區(qū)的氣溫均較低，比蘇州城區(qū)高值中心的偏低近1.1℃。

    對(duì)比前三十年與近年的情況發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)在蘇州打破了原有的以緯度為走向的溫度分布格局，形成了以城區(qū)為中心、以西北-東南走向?yàn)檩S向的氣溫高值區(qū)，同時(shí)向兩側(cè)逐漸降低，沿太湖、長(zhǎng)江沿岸為兩個(gè)相對(duì)低值區(qū)。城鄉(xiāng)差別在0.6～1.1℃左右。這反映出蘇州城市熱島的情況，另一方面說(shuō)明太湖、長(zhǎng)江等大型水體對(duì)氣溫有一定的調(diào)節(jié)作用。造成溫度分布新格局的原因主要有兩個(gè)：一是受到全球氣候變暖背景影響；二是近10年來(lái)蘇州快速的城市化進(jìn)程，建筑物和道路增多，城區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，人口大量增加，使城區(qū)氣溫顯著升高。

2、城市熱島現(xiàn)狀分析

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》中城市熱島強(qiáng)度的定義，表1列出了研究選取的自動(dòng)氣象站點(diǎn)。

建成區(qū)代表點(diǎn)	周邊代表點(diǎn)
蘇州、干將路、市實(shí)小、婁葑小學(xué)、蘇州樂(lè)園、長(zhǎng)橋街道	東山、望虞河水閘、相城、新區(qū)鎮(zhèn)湖鎮(zhèn)、黃埭

2009年6-8月蘇州城區(qū)熱島強(qiáng)度（圖2）分別是0.31℃、0.50℃和0.46℃，季平均熱島強(qiáng)度為0.42℃，與2008年的夏季熱島強(qiáng)度0.70℃相比有所下降，這與該年夏季陰雨日比常年同期相比偏多有一定的關(guān)系。熱島效應(yīng)強(qiáng)度低于《城市園林綠化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》要求的城市園林綠化Ⅰ級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)“城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度≤2.5℃”。

 

3、夏季熱島強(qiáng)度的日變化

利用2004-2009年夏季逐時(shí)氣溫資料計(jì)算熱島強(qiáng)度的平均日變化。由圖3可見(jiàn)，我市夏季熱島效應(yīng)日變化呈現(xiàn)明顯的峰值狀分布特征，主要強(qiáng)度峰值均出現(xiàn)在中午10-12時(shí)，強(qiáng)度在0.4～1.0℃左右，同時(shí)在16-20時(shí)左右出現(xiàn)一個(gè)次峰值,強(qiáng)度在0.3～0.7℃左右；熱島效應(yīng)強(qiáng)度白天均要明顯高于夜間；深夜至凌晨熱島效應(yīng)強(qiáng)度平均在0.1～0.6℃左右。

 

（二）衛(wèi)星遙感分析城市熱島效應(yīng)

1、資料處理

    使用美國(guó)LANDSAT5陸地衛(wèi)星主題成像傳感器（TM）資料，該資料的空間分辨率為25米，通過(guò)篩選選取1986年7月25日、1995年8月3日、2004年7月26日以及2006年8月1日四組（晴天少云，風(fēng)、溫等天氣要素相似）衛(wèi)星遙感資料，分別代表不同年代的情況。

為了對(duì)城市熱島效應(yīng)進(jìn)行面分布分析，將遙感亮溫資料進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，每個(gè)網(wǎng)格為25×25米。取每時(shí)次我市范圍內(nèi)所有陸地表面網(wǎng)格點(diǎn)上的溫度平均值為陸地地表平均溫度，并以地溫距平的分布狀況來(lái)表征城市熱島效應(yīng)面上的分布情況，正距平越大表示熱島強(qiáng)度越強(qiáng)。

2、蘇州市區(qū)及近郊熱島效應(yīng)分布

圖4-7是州市區(qū)及近郊分布情況。2004年和2006年市區(qū)地表溫度明顯偏高，城區(qū)地表溫度距平一般都大于1.5℃，建筑物、人口密集區(qū)大于3℃，而湖泊以及近郊大面積綠地、農(nóng)田均為負(fù)距平，一般為0～-1℃。太湖、陽(yáng)澄湖等水體的表層溫度距平一般小于-2℃，湖中心水體表面負(fù)距平在-3～-4℃，與陸地中心區(qū)的表面溫度差在6～8℃左右。

地表溫度距平由蘇州市區(qū)向外呈明顯的放射型分布特征，大致的擴(kuò)散路線如下：

Ⅰ 以市區(qū)為正距平中心向東沿滬寧高速公路、京滬鐵路經(jīng)工業(yè)園區(qū)向昆山、上海方向延伸，這是熱島效應(yīng)最強(qiáng)、范圍最廣的地帶。

Ⅱ 以市區(qū)為正距平中心，沿京滬鐵路、滬寧高速公路向西北方向，向無(wú)錫方向延伸。

Ⅲ 以市區(qū)為正距平中心向北，沿相城大道、蘇嘉杭高速公路經(jīng)相城經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)向常熟方向延伸。

Ⅳ 以市區(qū)為正距平中心向南，沿蘇嘉杭高速公路經(jīng)吳中經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)向吳江方向延伸。

Ⅴ 以市區(qū)為正距平中心，向西南方向經(jīng)木瀆延伸至胥口一帶以及吳中區(qū)經(jīng)浦莊向東山方向延伸。

Ⅵ 對(duì)市區(qū)而言，古城區(qū)為集中的地表溫度高值區(qū)，向周?chē)鷱?qiáng)度逐漸減弱。

從地溫反演的熱島分布趨勢(shì)可以看出，蘇州城市熱島的分布基本與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)的規(guī)模一致。在交通便捷、經(jīng)濟(jì)發(fā)展快的區(qū)域，隨著城市建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)增多、人口數(shù)量增加，下墊面狀況發(fā)生大規(guī)模變化，生產(chǎn)、生活能源消耗排放的熱量增加，城市熱島效應(yīng)也隨之加強(qiáng)。

城市熱島效應(yīng)是城市化發(fā)展對(duì)環(huán)境造成的影響之一。由于城市中高密度的人群活動(dòng)所消耗的能源和自身產(chǎn)生的熱量，加上城市建設(shè)改變了原有的自然下墊面，使城市下墊面和城市大氣的熱量平衡發(fā)生了重大的改變，因此城市熱島效應(yīng)是人為因素與局地天氣氣象條件共同作用的結(jié)果。熱島效應(yīng)與城市規(guī)模、人口密度、地形條件、周?chē)拇髿猸h(huán)流狀況等都有密切關(guān)系。

（一）原因分析

1、人為熱量的大量增加

城市人口密集是造成城市熱量集中的重要原因。城市熱島效應(yīng)與城市人口密度、分布狀況都有著密切的聯(lián)系，人口密度越大、氣溫越高，城市熱島效應(yīng)越明顯。

蘇州是東南沿海經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，城市人口日益增多。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，1980年蘇州全市戶籍人數(shù)為518.62萬(wàn)、市區(qū)人口174.49萬(wàn)，到了2007年底全市戶籍在冊(cè)人員達(dá)到了624.02萬(wàn)人增加了20.3%，市區(qū)人口為234.98萬(wàn)人增加了34.7%，市區(qū)人口的增長(zhǎng)速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于整個(gè)城市人口增長(zhǎng)速度，大量人口聚集在城區(qū)。同時(shí)還引著數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的暫住人口集中在城區(qū)或者城區(qū)附近，加大了這種熱量的排放，加重了城市熱島強(qiáng)度。

2、城市下墊面性質(zhì)的改變

圖8是根據(jù)蘇州統(tǒng)計(jì)局發(fā)布近年來(lái)《蘇州統(tǒng)計(jì)年鑒》得到的蘇州市區(qū)建成區(qū)面積和蘇州耕地面積的變化情況。可以看到，蘇州城市規(guī)模逐年擴(kuò)張，耕地面積逐年減少。

 

隨著城市化進(jìn)程的加快，原有的自然下墊面被改變，自然土地、濕地面積減少，大量的人工構(gòu)筑物如鋪裝地面、建筑物增加，城鄉(xiāng)下墊面性質(zhì)的差異明顯,導(dǎo)致城市與郊區(qū)在熱量平衡各分量上差異：首先表現(xiàn)在城市下墊面的反射率比郊區(qū)小,其次是城區(qū)下墊面溫度在晴天都顯著高于郊區(qū),城區(qū)的綠地和水域面積小,蒸發(fā)蒸騰所消耗的熱能比郊區(qū)小,下墊面溫度又比郊區(qū)高,通過(guò)湍流交換而提供給空氣的顯熱比郊區(qū)大,促使城市的溫度升高。表2是通過(guò)衛(wèi)星反演計(jì)算近二十年來(lái)蘇州土地覆蓋類型變化情況。

     表2    蘇州各年代不同土地類型所占比例（%）