百年来广州热岛强度变化的研究
摘要：文章基于解放前后气温记录，分别选取不同的对比站，采用对比法探讨了近百年来广州市热岛强度的变化规律。
毕业论文网 关键词：百年来；气温校正；对比站；热岛强度；关系 城市热岛效应是城市气候的最典型的特征之一。
一、热岛强度的量测 热岛效应强度，通常是以热岛中心气温减去同时间同高度（一般是以距地面1.5米高处）近郊的气温差值ΔT来表示。
第一，利用多年积累的城郊气温资料，由同一时期城郊气温的对比和同一城市不同城市发展阶段的气温对比来获取有关规律，分析各大中城市的热岛的基本特征。
这种方法的优点是定位精确，能够准确了解观测点的气温，为热岛强度的计算提供精确的数据基础，但是这种方法耗时耗力，并且很难全面、同步地反映地面的热辐射状况。
用NOAA和TM热红外资料通过亮温对城市热岛进行动态监测，既保证了城市中测量温度的同步性，又弥补了城市温度空间布点不足的困难，可获得城市下垫面的真实温度分布，为更深入地研究城市热岛现象提供了时空上较为连续而密集的数据。
这种方法极大地推进了热岛的研究，有观测范围广、观测周期及观测时间短、能长期连续观测、资料同步性好并且可以用图像直观显示、易于分析等优点。
第三，为基于能量和水量平衡的城市气候立体构造和数值模拟。
T.R.Oke最早提出城市覆盖层、城市边界层和城市尾羽层的能量平衡基础。
进入20世纪80年代后，国内外城市气候立体构造和数值模式的研究也逐步开展，模拟的垂直高度都在数百米乃至数千米，对城市气候环境影响程度最大、高度在100米以下的城市覆盖层和城市边界层下部的分析研究较少。
与全国其他城市热岛研究相比，广州尽管开展时间早，但没有得到专门深入持久的研究，研究水平相对薄弱，有关热岛的研究分散在气象预报、污染扩散和城市绿化之中。
杨士弘、黄增明、吴艳标在20世纪80年代就开创性地分析过广州热岛的基本规律，还用RAMS进行数字模拟。
范绍佳得出广州年平均气温增幅度约为0.4℃，广州热岛强度逐年增强。
李春梅等选取广州市区和郊区各4个自动气象站气温资料分析了近期广州市的城市热岛效应。
本文将分析广州百年气温的变化，和与周边城市气温进行对比，揭示广州百年来热岛强度变化的特征。
二、数据处理与对比站点的选择 （一）数据来源与校正 本文所引用广州站气温数据来源于中央气象局和中国科学院地球物理研究所联合资料史1954年7月编印出版的《中国气温资料》；广东省气象台出版的《广州逐日基本气候资料（1908—1972）》以及珠江三角洲20个站点自有气温记录以来的温度数据。
鉴于百年来广东各测站及其观测方法不统一，为了建立连续的气温序列，本文在以下方面对数据进行了处理： 1、不同观测次数的处理。
1950年以前有的站点的平均温采用最高温和最低温平均的方法计算得出，1950年后均为4次观测数据的平均值。
根据大量的气温资料表明，1950年之前由最高最低算得的平均值的计算方法要比1950年之后4次测量的温度要高，并且这两者之间有很强的相关性。
同理，可以算出汕头站为0.54℃，三水站为0.582℃。
在1950年前时，每日8次、6次、3次观测方法算得的数据误差不大，可忽略。
以广州站的年均温为例，广州站缺失1938、1939、1945和1949年的年均温，缺失的数据可以找同时期的香港、汕头或澳门的数据进行插补。
纬度校正是通过计算得出纬度函数关系式进行校正，高度校正是用干绝热递减率，即每上升100米气温下降0.6℃。
本文分1950年前与1950年后进行不同的阐述。
1950年前站点少，广东有气温数据记载的站点主要是汕头、三水、湛江、石碑山、香港、澳门等站点。
其中香港、澳门的城市化起步早且进程快，汕头与石碑山位于广东的东南部，与广州相距350千米左右，是属于广东省气候分区中的东南沿海区，湛江在1921—1938年的温度是由最高与最低气温平均而得，本文也不采用这些站点。
而三水与广州距离最近，且与广州站处于同一纬度上，而解放前三水站的气候的变化，可以近似认为是自然气候波动引起的。
1950年之后虽然站点多，但适合做参考点的气象站却较少，因为很多城市的站点或搬迁、或由于城市发展，气象站位于市内。
根据以前对气候的研究可以知道，从1950年以来，各个城市的气温都有不同幅度的上升，通过对各站的近50年来气温系列的线性回归模拟，得出近50年来各站气温的上升度数，增长最小的即是受城市化影响最小的站点。
同时也将对珠江三角洲地区的气象站进行调研，确定是否搬迁过，以及对前几十年的气象观测站所处的环境进行考察，选出差异不大的站点。
然后用选出站点的气候平均值作为参考值。
选取珠三角地区的20多个站点，其中经济相对落后的增城、清远、高要等地先后在20世纪90年代搬迁过，本文就不再考虑。
表1列出了近50年来各地的增温情况： 由表1可以看出，惠阳、台山、四会、从化相对于其他十几个站50年的增温最小。
实地调查各气象站，都是位于经济相对落后的城镇的郊区，受热岛效应的影响相对较小。
对这几个站点进行经纬度、高度等校正后的平均作为温度参考值，可更精确地描述热岛各特征。
三、百年来广州热岛强度的变化 （一）1924—1938年热岛强度的变化 利用1924年之后已校正的三水气温数据作为对比站点值，将广州站气温减去三水站后，结果如图1所示：在1924—1929年间，热岛值在这15年中最大，在0.4—0.6℃区间内；1929后迅速下降到0.05，后来几年虽有小幅度上升，但是整体来看，呈现逐渐下降的趋势，1938年达到最低，为0.01。
（二）1950年以来热岛强度的变化（见图2） 从波动趋势来看，总体分4个阶段，即1959—1966年，热岛强度的小幅度波动上升，且热岛强度一直位于0.1—0.3区间范围内；1967—1977年，这10年相比前一阶段热岛强度有所下降，在0—0.2区间范围内波动，1968年是这50年最低值，为0，这与北京在这一年的热岛强度最低一致；1978—1995年，从改革开放后将近20年从0.09一直缓慢波动上升将至0.8；在1996年广州气象站搬迁至五山，这一年的热岛强度相比上一年迅速下降了0.6，从这里也可看出广州城区和五山郊区相比，广州城区至少高出郊区0.6℃以上，从1996—2005年，热岛强度一直是直线上升，对1996—2005年间的热岛值做线性回归分析，回归线性函数为y=0.0752x—0.1351，R2=0.9855。
短短10年间就从0.14达到0.78，相当于前20年增长的幅度。
从1990年后热岛增长来看，热岛几乎一直是在上升，取1981—1995年的数据，线性模拟得出1996年广州的热岛强度为0.86℃，所以1997后的数据都往上平移0.89（0.86减去1996实测值—0.03），之后得出一列新的1996—2005的热岛强度，也是更贴近真实的热岛强度数据。
新序列中，2005年的热岛强度值为1.38℃，比李春梅测量出的1.16℃要高，笔者认为李春梅所选的4个郊区站，已经受到微弱的城市化影响，导致热岛强度值要低。
图3是修正后的近50年来的热岛强度与气温变化图，图3中热岛强度与温度同步增长变化。
将这近50年的时间划分为1956—1967、1968—1977、1978—1995、1996—2005几个时间段，分别计算热岛强度与温度的变化趋势，结果显示，除了1956—1967这个阶段，热岛增长的斜率稍大于温度之外，其他3个时间段，热岛的增温占了气温增温的70%以上，这说明了广州市气温的变暖，热岛的贡献占了很大的一个部分。
四、结论与讨论 本文广州站与所选4个站的气温偏差，它反映了滤去了全球气温增暖的背景下广州站的热岛变化。
研究发现广州热岛的几个发展阶段，都与北京、上海及中国的其他地区一致。
近百年来广州的年均温上升比其他的站点速度要快，很大一部分的原因是由热岛效应引起的，研究表明广州各个季节的热岛强度在这近几十年间都有很大程度的增长，占广州气温增长的大部分。
随着广州市最近20多年城市的发展，伴随而来的热岛效应的加剧是需要引起高度重视的。
广州市区的年均温逐年在增加，广州城郊大部地区热岛效应发展特征仍然是严峻的，如何减缓这些趋势，防止我们成为气候难民以及改善环境，是目前的当务之急。
参考文献： 1、杨士弘.广州城市热岛效应[J].华南师范大学学报,1984(2). 2、吴艳标.广州城区热岛特征及其空气污染的影响[J].热带气象,1986(3). 3、范绍佳,董娟,郭璐璐.城市发展对广州温度场影响的分析[J].热带气象学报,2005(6). 4、李春梅,陈新光,唐力生.广州市2005年热岛强度变化特征[J].广东气象,2006(11). 5、李勇.城市尺度热岛强度与城市空间形态关系研究[D].华南师范大学地理科学学院,2007(6). ＊本文由国家自然科学基金（40541002）和广东省自然科学基金（5005943）资助。
（作者单位：许争艳，广州科技贸易职业学院管理系；孙武，华南师范大学地理科学学院）。