不同下墊面對氣溫的影響

蔡 彤，柯莉萍，陳銀東，呂 靜，楊承梅，張玉逵

(貴州省威寧縣氣象局，威寧 553100)

0 引言

隨著中國經濟的快速發展，城市規模不斷擴大，自然地域逐漸被瀝青、鋼筋混凝土等導熱性強、滲水性差的下墊面代替[1]。研究發現，下墊面性質的改變會引起城市氣候環境的變化，導致城市熱島效應加劇[2-4]。羅燁泓[5，6]等在對粵北地區4種城市下墊面溫度差異分析中發現，瀝青、水泥等不滲水下墊面的劇增是導致城市“熱島效應”的主要原因之一。同時，城市“熱島效應”的加劇，對人類社會的生產生活也產生了巨大的影響。朱文月[7]等發現城市“熱島效應”對生態系統存在影響。聶敬娣[8]等研究發現城市熱島效應直接影響人體健康，引起呼吸系統疾病和心腦血管疾病死亡率的增加。因此，開展不同下墊面溫度特征的研究，對城市規劃、建設和改善人們的居住環境有直接的意義。

為了探究不同下墊面溫度的變化特征，國內外學者進行了大量研究。杜京[9]在對重慶居住區夏季熱環境影響研究中發現，有植被覆蓋的下墊面降溫效果顯著，而被水泥、瀝青等覆蓋的下墊面增溫效果顯著。李娟娟[10]等在對東莞一個村落不同下墊面的垂直溫度梯度進行了采集，分析得出冷巷可以有效地降低下墊面的表面溫度。Nonomura[11]等發現日本非植被面積的不斷擴大，是導致溫度上升的重要原因之一。

每個城市在不同的區域氣候背景下，不同下墊面溫度的變化特征略有差異。文章在其他學者研究的基礎上，重點分析了威寧縣4種不同下墊面不同季節的觀測資料，分析得出威寧縣不同下墊面溫度的季、月、日變化規律。

1 資料和方法

為了探究不同下墊面對氣溫觀測的影響及不同下墊面氣溫的變化規律，文章選取威寧縣國家基準站、草海站、白家咀站和東山區域站4種不同下墊面2020-03-01T00：00—2021-02-28T23：00逐小時經過質控的氣溫觀測資料，4個站點相互間最大直線距離不超過10 km，最大海拔高度差為68.4 m，均處于同一天氣系統內，站點詳細信息如表1所示。

表1 4個站點的經緯度、海拔高度以及下墊面性質

2 結果與分析

2.1 季節溫度變化

水面、水泥、草地和泥土4種下墊面的季節平均氣溫對比(圖1)發現：所有下墊面的氣溫(平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫)隨季節的變化趨勢一致，即夏季最高，春秋次之，冬季最低，且春秋季氣溫相差不大；季節溫差最大的是泥土，其次是水面和水泥，草地最小。在不同下墊面上，同一季節的平均氣溫、最低氣溫的最大值與最小值之間的差值都在1 ℃以內，但最高氣溫最值之間差距較大，差距最明顯的是夏季的草地和泥土下墊面，差值達3.7 ℃。

平均氣溫的最大值在春夏冬3季，出現在泥土下墊面，在秋季則是在水泥下墊面；平均氣溫的最小值在夏秋冬3季，出現在草地下墊面，在春季出現在水面；4個季節中最高氣溫的最大值都出現在泥土下墊面，最小值都在草地；最低氣溫的最大值都在水泥下墊面，最小值在夏秋冬3季，出現在泥土下墊面，在春季則是在水面。

圖1 4種下墊面的季節平均氣溫對比

2.2 月溫度變化

通過分析水面、水泥、草地和泥土4種下墊面的月平均溫度對比可知：平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫整體變化趨勢一致，最小值出現在1月，2月氣溫開始回升，直到峰值；不同下墊面最高氣溫峰值出現的時間稍有不同，草地的最高氣溫峰值出現在7月，其余3種下墊面的最高氣溫峰值出現在8月。

最高氣溫、溫差(最高氣溫-最低氣溫)在不同下墊面之間的差值較大，最大值在泥土下墊面，水面和水泥下墊面居中，草地最小。在1-2月，不同下墊面之間的最高氣溫、溫差差距有所縮小。

2.3 日溫度變化

通過分析春夏秋冬4個季節不同下墊面的氣溫在1 d內的變化，可以得出：4個季節不同下墊面的氣溫日變化幅度在春季較大；不同下墊面之間，泥土下墊面的變化幅度最大，其次是水面和水泥下墊面，草地最??；在秋冬兩季，最低氣溫出現時間與春夏相比推遲了1 h；春夏季最低氣溫出現在07：00，秋冬季出現在08：00(水面出現在07：00)。

3 結束語

在不同季節、不同月份和不同時次，不同下墊面的氣溫變化存在一定的差異，具體結論如下：

1)各下墊面的氣溫具有明顯的季節差異，即夏季最高，春秋次之，冬季最低。同一季節，平均氣溫和最低氣溫在不同下墊面之間的差距不大，但在最高氣溫上的差距較明顯。

2)各下墊面平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫有顯著的月變化，但整體變化趨勢一致，即1月、2月氣溫出現最低值，7月、8月出現最大值。不同下墊面的平均氣溫和最低氣溫之間相差不大，但在最高氣溫上的差距較明顯。除此之外，氣溫的月變化中泥土下墊面的溫差(最高氣溫-最低氣溫)最大。

3)各下墊面溫度逐小時變化呈現波浪線，不同下墊面之間變化趨勢基本一致。在夜間各下墊面溫度緩慢下降，在07：00或08：00達到最小值，隨后氣溫開始逐漸上升，在15：00或16：00達到最大值。1 d之中，泥土和水面日變化幅度較大，水泥次之，草地變化最小。