1、伴隨著城市化進程高速發(fā)展的同時，城市化對城市各氣候要素產生越來越大的影響，如城市氣候出現“五島”效應特征，這對人類的生產生活產生了一系列影響和危害，同時，城市氣候效應對全球變暖的貢獻問題已經引起廣泛關注。目前，城市氣候效應研究在城市生態(tài)環(huán)境的建設、城市規(guī)劃、城市建筑設計、城市能源利用以及居民生活健康等應用領域都具有重要的意義。近半個世紀，蘭州市城市化進入了一個快速發(fā)展的時期，人為和自然因素的綜合作用使得蘭州城市化氣候效應較其它城市表現更
2、加突出和獨特，迫切需要對蘭州城市氣候效應的時空分布特征和形成機制進行研究，本研究主要進行了以下方面的工作： 1.在蘭州大學本部和榆中校區(qū)進行了一年的波文比系統(tǒng)觀測實驗，利用觀測數據并結合蘭州市及周邊十個氣象站自建站以來的氣象數據，研究了蘭州城市氣候各要素的特征和城市近地層空氣的溫濕特征，分析了“五島”效應及其日、季節(jié)和年際變化特征。研究表明：蘭州市較其它城市的城市氣候效應更加突出，近五十年蘭州市熱島強度及其對蘭州市增溫的貢獻率均
3、高于全國水平，冬季的增溫速率和增溫幅度是全國水平的2倍.一年四季城市存在明顯的城市干島現象，夏季城市的干島效應最為顯著，冬季較弱；城市濕島效應并不明顯；蘭州市城區(qū)日照時數和日照百分率呈現下降趨勢；蘭州風場日落以后河谷山風疊加熱力環(huán)流，風速較大，白天谷風和熱島環(huán)流相互削弱，風速減弱，城區(qū)的平均風速小于郊區(qū)風速，冬季靜風頻率高；蘭州市并不存在雨島效應，四季降水量除夏季以外，都是波動遞減的，夏季7月份上升幅度不足1mm/10a。近地層大氣溫濕
4、梯度主要受下墊面影響較大，整體的變化趨勢較為一致。 2.為了研究蘭州市溫濕場空間分布格局，首先，在蘭州市城區(qū)進行了四季各氣候要素的汽車流動觀測，結合GIS空間插值技術，模擬分析了蘭州市城區(qū)四季-日內三個時段的熱場和濕度場特征。然后，基于TM6熱紅外遙感數據，利用覃志豪單窗算法和JMS普適性單通道算法，定量反演了蘭州城市地表溫度場，分析了蘭州市地表溫度的空間分布規(guī)律和剖面特征。研究表明：熱場強度高的區(qū)域出現在人口和建筑容積率高的商
5、貿區(qū)和大型住宅區(qū)、能耗大和熱源強度高的工業(yè)區(qū)。低溫區(qū)主要出現在植被覆蓋好、建筑容積率低的城市周邊區(qū)域。濕度場的分布規(guī)律性不強，高濕度區(qū)與高植被覆蓋區(qū)基本一致。綠地、水體，建筑容積率，人口密度，能耗、下墊面性質和城市功能分區(qū)的分布差異，使得城市溫濕場內部結構存在相當大的差異，其中植被覆蓋度的影響最大。在城關區(qū)，高溫區(qū)的分布比較破碎，斑塊化程度比較強：在七里河區(qū)，以西站、貨場、蘭石廠和西部物資市場為中心形成了蘭州市強度最高的地表高溫區(qū)。安寧
6、區(qū)整體熱場強度最弱，強度稍高區(qū)域主要分布在黃河市場至十里店一帶，大學城區(qū)域有逐漸增強的趨勢。在西固區(qū)，熱場強度高的區(qū)域基本和生活區(qū)的分布范圍相一致，在工業(yè)廠區(qū)熱場強度相對并不高。 3.為了研究蘭州市城市氣候效應的形成機制和變化機理，首先，利用波文比觀測數據，研究了蘭州市區(qū)下墊面輻射收支狀況和輻射差額的變化特征及其影響因子。然后，通過波文比一能量平衡模型和能量平衡一空氣動力學阻抗模型，進行了城市水熱通量的估算與城市陸面過程研究，對
7、蘭州城市氣候形成的根源：能量交換過程進行了分析。采用建筑一城市一土壤同步仿真模型，通過建筑熱系統(tǒng)和城市氣候的耦合模擬估算了具體條件下的蘭州城市熱島效應，得到了作為中尺度城市氣候效應研究的城市覆蓋層的能量通量的分配特征，以及城市覆蓋層內各氣候要素的時空分布規(guī)律，得到了影響城市熱島效應的城市建筑相關因子的特征，為緩解城市熱島效應提供了理論依據。利用蘭州市城市建設和社會經濟數據：分析了蘭州城市發(fā)展相關指標與城市熱島強度之間的關系，發(fā)現各項指標
8、與熱島強度均具有較大的相關性，蘭州城市氣候效應與人口數量、城市規(guī)模、城市下墊面狀況和城市大氣狀況等因素關系密切。 4.應用基于分形理論的R/S分析方法，對蘭州城市氣候效應的變化進行了趨勢預測，并對各要素時間序列的記憶長度進行了分析。結果表明：各要素時間序列存在著明顯的分形結構，年均和四季氣溫將都呈現上升趨勢，變化具有持續(xù)性特征；年均和四季相對濕度呈波動下降的趨勢仍將持續(xù)，而且持續(xù)性較強。未來春、冬季節(jié)降水量仍將持續(xù)遞減，夏季降水
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