城市不同下垫面小气候特征对比研究
摘要
基于watchdog 小型气象站和非接触红外测温仪的观测数据,通过对气象要素的相关性、差异性和时滞互相关分析以及热环境时空变化特征分析,研究了柏油路面、草地、水体、建筑物遮阴路面、梧桐树遮阴路面五种城市典型下垫面小气候特征。同时结合鱼眼图像的数字摄影测量和计算机图形处理算法,并仿造生态水文学中对林分郁闭度的定义及测量,分别提取不同下垫面鱼眼图像中的建筑物遮蔽度、梧桐树郁闭度和天空透光度,初步探索相同地区气候、相同路况下,建筑物、梧桐树遮阴柏油路面与无遮阴柏油路面的日间小气候特征影响因子。研究结果表明:(1) 地表温度与气温呈正相关关系,日变化趋势基本一致,相对湿度分别与地表温度和气温呈负相关关系,日变化趋势相反。不同下垫面地表温度差异显著,气温和相对湿度差异较小;(2) 地表温度与气温出现正、负两种互影响特征,表明气象要素之间的协同—反向作用机制。地表温度对气温的影响先于气温对其地表温度的影响,气温变化相对于地表温度有0.5 h 左右的滞后;(3) 不同下垫面对近地表空气温、湿度影响存在差异,梧桐树遮阴路面与水体在日间有明显的降温增湿效应,可有效改善局地小气候环境;(4) 不同下垫面小气候气象要素的时间序列、空间序列及数据正规化后的时空序列三种标准差,揭示了城市不同下垫面空气温、湿度的时空变化与成因机理。柏油路面是本次观测区的代表下垫面,即最能代表观测区空气温、湿度的时空日变化特征;(5) 建筑物和梧桐树的遮蔽均能有效降低地表温度和气温,建筑物遮蔽度和梧桐树郁闭度越大,天空透光度越小,对空气的降温增湿效果越显著,进而调节小气候,改善人类居住环境,增加人体舒适度。本文为开展具有针对性和精细化的城市气象预报服务提供基础数据,为进一步认识人类活动对城市气候的改变提供科学依据,为城市生态建设提供理论参考。