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城市热岛的空间分布

发布时间:2016-02-19

大量观测资料证明,在水平方向上,城市高温中心出现在人口密集、建筑密度大、工商业最集中的城区。例如,20 世纪80年代期间,上海热岛中心位于徐家汇到外滩的旧城区;北京热岛中心位于沿东西长安街的城区南部;广州热岛中心位于北京路到人民路的旧城区等。城市高温区内等温线稀疏、气温水平梯度小;而城区边缘气温水平梯度大,等温 线密集,闭合等温线分布和走向大致与城区轮廓平行。从城市边缘开始,气温陡升,出现陡崖;城区(热岛内部高温区)气温梯度小;城市中心人为热释放最多的地区,气温最高,似山峰,该图形象地显示出城市气温高于四周郊区的热岛现象。城医内由于土地利用不同,气温也有高低之别。公园、湖泊气温相对较低,所以温度剖面线上又稍有起伏。对广州的实测资料,广州市中心公园气温比附近街区日平均气温低0.6℃~0.7℃,最高气温则低1.2.℃。

  在垂直方向上,城市热岛强度随高度的变化因城市不同而有所差别。Oke对中纬度大城市研究指出,晴朗、微风的白天午后(14〜15时),热岛强度较弱,市区中心与郊区上空,气温(用位温表示)垂直分布基本相同,近地面都有一层薄的不稳定层,其上为位温不随高度变化的混合层。城区混合层厚度一般大于郊区,再上则为稳定层,位温逐渐地升髙。若有微风,下风向郊区上空也存在“热羽”。夜间,城市地面热岛效应明显,城市与郊区气温垂直变化大不相同,城市近地层有一薄层不稳定层,其上为一层位温基本不变的混合层,混合层厚变比白天低,其上为位温随高度增高而升高的隐定层。在郊区夜间,辐射散热作用形 成明显的接地逆温层,向上逐渐过渡到位温随高度增高而缓慢提高的稳定层。有风时城区上空形成的不稳定层将吹向下风方向,形成“热羽”,飘在下风向郊区上空,使下风向郊 区上空气温垂直分布发生变化。上风向郊区仍保持原状。

  由此可见,城市中心区气温垂直梯度的昼夜变化较小, 而郊区则昼夜变化甚大,尤其上风向。将城区中心点与上风向郊区点的位温分布绘在同一幅图上,可得不同高度的热岛强度变化曲线,并可看出地面附近的热岛强度最大,向上逐渐减弱,甚至出现负值。这称为“交叉现 象”,即城市上空气温比郊区低。

  上述情况虽然仅指中纬度大城市夏季无云、微风天气而言,实际上许多城市都观测到类似情况,只是所涉及高度和规模不同而已。