哈尔滨城市化对城市气候影响的变率分析

所属栏目:城市管理论文 发布日期:2011-01-10 08:21 热度:

  摘要:本文以1983~2003年哈尔滨市和郊区(以呼兰和阿城为选取对象)的气温、降水量、日照时数、太阳辐射量的气候资料,以及哈尔滨市城市化(建成区面积和城市人口)的资料,通过归纳总结,对比分析了哈尔滨市城市发展对哈尔滨市气温、降水、日照、太阳辐射的变化,从而得出哈尔滨城市化对哈尔滨气候影响的结论。
  关键词:哈尔滨、城市化、气候、气温、日照、降水
  引言:城市化是一个地域空间过程,包括区域范围内城市数量的增加和每一个城市地域的扩大两个方面。城市化含义的特点是:人口密度大、经济活动较为集中、具有特殊性质的下垫面。而城市气候乃是小气候的一种,它的尺度介于局地气候和中气候之间。城市气候不同于城郊气候,城市的规模、城市的人口、城市的工业、城市的汽车尾气排放、城市的绿化建设等对城市气候的各个因素都将
  带来重要影响,使城市气候呈现出所谓“五岛”现象,即热岛、湿岛、干岛、雨岛和混浊岛现象。本文以1983年~2003年哈尔滨市20年来气候资料的数据为依据,以城市的发展为依托,深入分析了哈尔滨城市化发展对城市气候的影响。
  1、哈尔滨城市化的气候特征
  1、1气温变化特征
  表1-1是哈尔滨市1983~1993年与1994~2003年气候要素平均值的差。从表中我们可以看到1983~1993年与1994~2003年春、夏、秋、冬以及年平均气温的差值。从季节变化来看,与80年代相比,哈尔滨市冬季增温幅度最大,
  增温幅度为1.67℃,春季次之。
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  (表1-1哈尔滨市1983~1993年与1994~2003年气候要素平均值的差)
  图1-1是哈尔滨市1983~2003年年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温的年际变化情况。由图可见,城区年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温是逐年递增的,尤其在90年代以后,年平均最低气温递增速度最快,
  年平均最高气温递增速度最慢。
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  时间/年
  图1-1哈尔滨市1983~2003年年平均气温(a)、
  年平均最高气温(b)、年平均最低气温(c)的年际变化曲线
  图1-2是1983~2003年城区年平均气温变化情况,从中也可以看出其总
  的趋势是递增的。
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  图1-2哈尔滨市1983~2003年平均气温年际变化曲线
  以上通过对哈尔滨市气温变化的分析,发现80年代哈尔滨市年平均气温相对较低,80年代后,年平均气温呈明显的上升趋势。气温呈现这种趋势的原因是多方面的,随着世界人口的剧增及经济建设的发展,现代人类活动对气候影响成为一个不容忽视的重要因子,尤其是近几年来,人为因素的影响更加明显。同时,80年代以后,哈尔滨城市化发展加快,哈尔滨市工业、交通迅速发展,加重了污染物的排放,空气污染日益严重,“城市热岛”效应不断加强,从而气温
  呈现上升趋势。
  1、2降水变化特征
  哈尔滨市降水的变化是非常明显的。由于短期降水量的变化随机性很大,因
  此我们以1983~1993年与1994~2003年多年平均的降水量来对比分析。图1-3是哈尔滨市1983~2003年平均降水量的年际变化情况,由降水量变化曲线
  可以看出:个别年处有峰值出现,但降水量总的趋势是不断增加的。
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  时间/年
  图1-3哈尔滨市1983~2003年平均降水量的年际变化曲线
  从表1-1也可以看出:80年代后,平均年降水量明显减少,平均减少18.35mm。从季节变化来看,秋季平均减少10.01mm,冬季平均增加16.46mm,春、
  夏均有所增加。
  1、3日照时数变化特征
  哈尔滨市污染日趋严重,使大气混浊度逐年增大,同时大气中气溶胶增多,使成云、成雾的可能性也增大,致使城市日照时数逐渐较少。从日照时数的变化趋势分析,80年代之后,平均年日照时数相对减少了21.25h。从季节变化来看,
  冬季日照时数减少最多,秋季次之,春、夏减小的幅度相对较小。(表1-1)
  图1-4是哈尔滨市1983~2003年平均日照时数的年际变化情况。由图可以看出
  日照时数变化的总趋势是递减的。
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  图1-4哈尔滨市1983~2003年平均日照时数的年际变化曲线
  2、哈尔滨城市化对城市气候的影响
  2、1城市化对气温的影响
  大量的气候资料和文献分析表明,全球平均地面气温上升了0.3℃~0.6℃。在大气候背景转暖的同时,由于哈尔滨市人口密集,工业发达,能耗大,绿地少,它所发出的热量使城区成为冷凉郊区包围中的温暖岛屿,温度持续上升,且上升幅度较大。图2—1是哈尔滨市1983~2003年城郊年平均气温差、年平均最高气温差、年平均最低气温差的年际变化情况(郊区气温是指阿城、呼兰的平均值,以下同)。从图中可以看出,气温差在80年代上升趋势缓慢,从90年代开始,气温差呈明显上升趋势。其年平均气温差每10年上升0.35℃,平均最低气温差上升0.44℃,平均最高气温差上升0.09℃。由此可见,城郊年平均气温差、年平均最高气温差、年平均最低气温差都是逐年递增的;年平均最低气温差递增速度最快,年平均最高气温差递增速度最慢,而且城市化对平均最低气温差的影响
  最大,约为平均最高气温差的4.9倍。
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  图2—1哈尔滨市1983~2003年城郊年平均气温差(a)、
  年平均最高气温差(b)、年平均最低气温差(c)的年际变化曲线
  2、2城市化对降水的影响
  从图2—2中可以看出,80年代哈尔滨城郊降水量差呈现下降趋势,而80年代以后,呈现上升趋势。1983~1993年平均城郊降水量差为35.2mm,1994~2003年为167.4mm,增加了132.2mm。多年平均情况下,哈尔滨市的降水量多于郊区,但由于降水量年际变率的随机性很大,城郊年降水量差的起伏较大,但总趋势是逐年增多的。这是由于,第一,“城市热岛”效应使空气层结的不稳定性增加,产生对流性天气,诱导降水的产生;第二,城市阻碍效应。城区内因有高高低低的建筑物,其粗糙度比附近郊区平原大。它不仅能引起机械湍流,而且对移动滞缓的降水系统(如静止锋、静止切变线等)有阻碍效应,使其移动速度减慢,在城区滞留时间加长,因而导致城区的降水强度增大,降水时间延长;第
  三,城市的大气污染,提供了足够多的凝结核,易于吸收水汽,形成降水。
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  图2—2哈尔滨市1983~2003年城郊的年平均降水量差的年际变化曲线
  2、3城市化对日照及太阳辐射的影响
  在城市中按照气象观测规模设置的气象站(开阔不受四周障碍物的遮挡),其可照时数应与同纬度、同季节、同时段的郊区相同。但城区大气污染严重,使大气混浊度逐年增大。同时大气中气溶胶增多,使成云致雾的可能性增大,致使城市实际日照时数逐年减少。图2—3是哈尔滨市1983~2003年城郊的年平均日照时数差的年际变化情况,从图中可以看出,城郊日照时数差是减少的,尤其
  是90年代以后减少幅度更大。1983~1993年多年平均城郊年日照时数差为134.23h,1994~2003年为114.29h,减少了20.06h。从日照时数的变化趋势来分析,80年代之后,随着哈尔滨市工业的发展,许多工厂和车辆大量向大气排放废气,大气环境污染日益严重,使大气混浊度逐年增大,加之没有采取保护大气的相应措施,使得哈尔滨城区日照时数少于郊区。
  日照时数的多少,直接影响太阳总辐射量的高低。由于市区大气污染严重,低云量和污染物质较多,大气透明度比郊区差。其太阳直接辐射受到削弱的程度比郊区大,而散射辐射虽因低云和颗粒状污染物等的作用比郊区有所增加,但它
  增加的值不能补偿直接辐射的损失,因此城市中的太阳总辐射量比郊区弱。
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  图2—3哈尔滨市1983~2003年城郊的年平均日照时数差的年际变化曲线
  到目前为止,城市化效应对小范围气候影响最大,而哈尔滨的城市污染日益严重,如果不采取措施,随着时间的推移,哈尔滨城市化效应对气候的影响与其它城市相比会更加明显。因此,在制定城市发展规划时应考虑改善气候状况的相
  应措施。
  3、结论:
  [1]哈尔滨城郊平均最高、最低气温差及年平均气温差均有增大的趋势,这是由于市区人为放热量的增加和大气污染严重、植被绿地面积相对偏少的加剧所
  造成的。
  [2]哈尔滨市城郊年降水量差年际变化很大,但总趋势是逐年缓慢递增的,
  这与城区热岛效应增强及大气污染加剧有一定关系。
  [3]由于哈尔滨城区大气污染的加剧,使城市日照时数减少,城郊年日照时
  数差在逐年减少。
  气候主要是由自然因子决定的,城市发展对气候的影响,在局地范围内明显,并且城市对气候的影响机制复杂。本文只是初步分析探讨了哈尔滨城市发展对气候的影响,随着时间的推移,其影响程度会愈来愈明显,故在城市规划与发展中,
  应考虑城市发展对气候的不利影响,趋利避害。
  参考文献:
  [1]许学强等:《城市地理学》,高等教育出版社,1997年7月
  [2]徐祥德等:《城市化环境气象学引论》,气象出版社,2002年1月
  [3]周淑贞等:《气象学与气候学》,高等教育出版社,1990年1月
  [4]周淑贞等:《城市气候学》,气象出版社,1994年8月
  [5]《哈尔滨市统计年鉴》(1998)第114页
  [6]《哈尔滨市志》(自然地理)第45页
  [7]《哈尔滨市统计年鉴》(1983)第15页,第51页
  [8]《哈尔滨市统计年鉴》(1999)第48页
  [9]《哈尔滨市统计年鉴》(2004)第4页,第29页,第140页,第174页            论文发表

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