天津市城市热岛效应的分析与研究
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摘要
随着社会的发展，城市化进程的加速，城市热岛现象日益突出。同时，人们
对城市居住环境的要求也有了提高。本文通过在天津部分城区的不同下垫面结构
上设置温度自记仪，进行气温的定点观测，获取了以及天津市气象局大量的气温
实测数据资料基础上，同时，根据地表面换热情况建立了地表面一维热收支能量
平衡模型，并运用这一模型编制了城市气温的模拟程序，进行城市气温和地表面
各热量分量的模拟计算。通过对气温实测值和模拟值的比较分析，得到对气温模
拟值的修正方法，使得模拟数据更能接近于实际情况下的气温值。影响城市热岛
效应的因素有很多，下垫面因素是其中一个重要的而且可以人为控制的因素，更
是人们为了改善城市热岛效应而要首先考虑的因素之一。本文根据不同下垫面类
型反映出的三个主要影响因素：反射率α、动量粗糙度 z0、下垫面蒸发率 w，以
及它们的三种水平状态：稀少、中等、稠密，运用正交设计分析方法，得到了影
响日平均气温的主要因素是下垫面蒸发率 w。并且，在此基础上，提出了一种基
于下垫面蒸发率 w 计算城市热岛强度Δtu-r的简便方法，并由此来评价城市热岛
情况。通过这一研究，对城市热岛强度与下垫面结构的不同因素之间的关系有了
进一步的了解，为城市规划设计提供了一定的数据支持，为今后的城市热岛的研
究提供了方向，更为评价城市热岛效应的研究提供了建设性的建议。
As the quick development of Chinese economy, the size of cities in China is growing
rapidly. Urban heat island phenomenon has become an obvious problem in our urban
environment. In order to obtain the actual air temperature in different land use of
urban regions, six fixed points of automatic recording thermometer were held in
Tianjin. And it was also established a one-dimensional heat budget model on the
earth’s surface to simulate the fluctuation of the air temperature and the change of the
different heat budgets. In this paper, some measures to solve the air temperature
difference between the actual value and the simulating one were adopted. It is well
known that there are many factors that can influence the urban heat island and the
underlaying surface is one of the most important ones. There are three factors that
response the properties of the underlaying surface: albedo α, roughness length z0 and
evaporative ratio w, and the evaporative ratio w is the most important one having
analyzed by the quadrature method. So, a new method to calculating the urban heat
island intensity Δtu-r according to the evaporative ratio w was obtained. In conclusion, this
study makes us know the relation of the urban heat island intensity and the man-made
underlaying surface, and it can supply basis information for the urban planning. It is
very important that it have supplied some useful advice on a method to evaluate the
urban heat island.
对城市居住环境的要求也有了提高。本文通过在天津部分城区的不同下垫面结构
上设置温度自记仪，进行气温的定点观测，获取了以及天津市气象局大量的气温
实测数据资料基础上，同时，根据地表面换热情况建立了地表面一维热收支能量
平衡模型，并运用这一模型编制了城市气温的模拟程序，进行城市气温和地表面
各热量分量的模拟计算。通过对气温实测值和模拟值的比较分析，得到对气温模
拟值的修正方法，使得模拟数据更能接近于实际情况下的气温值。影响城市热岛
效应的因素有很多，下垫面因素是其中一个重要的而且可以人为控制的因素，更
是人们为了改善城市热岛效应而要首先考虑的因素之一。本文根据不同下垫面类
型反映出的三个主要影响因素：反射率α、动量粗糙度 z0、下垫面蒸发率 w，以
及它们的三种水平状态：稀少、中等、稠密，运用正交设计分析方法，得到了影
响日平均气温的主要因素是下垫面蒸发率 w。并且，在此基础上，提出了一种基
于下垫面蒸发率 w 计算城市热岛强度Δtu-r的简便方法，并由此来评价城市热岛
情况。通过这一研究，对城市热岛强度与下垫面结构的不同因素之间的关系有了
进一步的了解，为城市规划设计提供了一定的数据支持，为今后的城市热岛的研
究提供了方向，更为评价城市热岛效应的研究提供了建设性的建议。
As the quick development of Chinese economy, the size of cities in China is growing
rapidly. Urban heat island phenomenon has become an obvious problem in our urban
environment. In order to obtain the actual air temperature in different land use of
urban regions, six fixed points of automatic recording thermometer were held in
Tianjin. And it was also established a one-dimensional heat budget model on the
earth’s surface to simulate the fluctuation of the air temperature and the change of the
different heat budgets. In this paper, some measures to solve the air temperature
difference between the actual value and the simulating one were adopted. It is well
known that there are many factors that can influence the urban heat island and the
underlaying surface is one of the most important ones. There are three factors that
response the properties of the underlaying surface: albedo α, roughness length z0 and
evaporative ratio w, and the evaporative ratio w is the most important one having
analyzed by the quadrature method. So, a new method to calculating the urban heat
island intensity Δtu-r according to the evaporative ratio w was obtained. In conclusion, this
study makes us know the relation of the urban heat island intensity and the man-made
underlaying surface, and it can supply basis information for the urban planning. It is
very important that it have supplied some useful advice on a method to evaluate the
urban heat island.
引文
参 考 文 献
［1］ 周淑贞，束炯 城市气候学，北京：气象出版社，1994
［2］ 周淑贞，张超 城市气候学导论，上海：华东师范大学出版社，1985
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［5］ 吴兑，邓雪娇 环境气象学与特种气象预报，北京：气象出版社，2001
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［8］ 李立华，傅爱民 论城市热岛效应的地貌成因，华东师范大学学报（自然
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［18］程炳岩，周子平等 郑州城市热岛特征及成因 河南气象，1997，1：20～
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［20］钟保粦 深圳的城市热岛效应 气象，22（5）：23～24
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