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城市热岛效应(Urban heat island effect,简称UHI)是指城市中心气温比相邻郊外气温高的现象,它是在人类活动特别是城市化因素影响下形成的一种特殊小气候。城市热岛效应不仅影响城市水文、增加城市能耗,还会加重大气污染,引起城市生活环境的恶化,危害居民的身心健康。城市绿地是指城市中以自然植被和人工植被为主要存在形式的城市用地,它是城市公共设施的重要组成部分,能够吸收CO2、杀菌除尘,还具有遮阳、降温、增湿等多种功能,在缓解热岛效应和改善城市气候环境方面发挥着不可替代的作用。传统的研究主要关注大尺度区域范围(城市或城市群)的热岛效应,关于绿地降温效果的研究多是采用短期定点观测的方法,对城市小范围区域的热岛时空特征以及绿地对微气候调整作用的系统研究较少。 本文在深圳大学城附近选择一条长约8公里的包含多种土地利用/覆盖类型的样带作为研究对象,综合考虑植被种类及其生长状况、道路宽度、交通流量、建筑高度、建筑用途等因素,在样带上一共设置40个观测段,采用运动样带法以2小时的时间间隔对样带的空气温度进行2年的连续监测。在大量观测数据的基础上,通过处理分析,得到以下主要结论: (1)在不同季节和天气条件下,样带各观测段气温变化趋势一致,说明土地利用/覆盖类型对气温有持久稳定的影响。 (2)日间样带各段的气温曲线比较平缓,而夜间样带各段的气温差异明显比白天大。商业区和居民区气温最高,天然林地/水体气温最低,说明城市化过程中自然下垫面被不透水面取代以及人为热的排放使城区气温显著升高,是城市热岛效应形成的主要原因。 (3)样带热岛强度无明显年际变化,夏、秋季节样带热岛强度大于春、冬季节,夜间热岛强度在不同年份和季节均大于日间。在晴朗无风的天气条件下,秋、冬季节样带热岛强度在日落后迅速增大,而春、夏季节热岛强度直到凌晨才开始增大,样带热岛强度在春季夜间达到最大值4.72℃。与晴朗无风天气相比,多云无风天气下样带热岛强度日变化较小,春、秋、冬季节的热岛强度也明显变小,但夏季夜间最大值达4.93℃。与无风天气相比,在大风天气条件下,样带热岛强度明显减弱,日变化也更小。 (4)极热天气样带热岛强度大小及变化规律与非极热夏季多云无风天气比较一致。极冷天气日间样带热岛强度大小及变化规律与非极冷冬季晴朗无风天气较为一致,但非极冷天夜间热岛强度一直维持较大,这与极冷天气不同。在极热天气条件下日间绿地的降温效果更好,而在极冷天气条件下则是夜间时段绿地的降温效果更好。 (5)样带段的气温随绿地覆盖度的提高而降低。日间,春(P<0.05)、夏(P<0.01)季节绿地覆盖度均与气温呈现显著的负相关关系,相关系数r分别为0.565和0.749,而秋冬季节绿地覆盖度与气温的相关性不显著(P>0.05)。夜间,四季绿地覆盖度和气温之间均有极为显著的负相关关系(P<0.01),相关系数r分别为0.874,0.855,0.699和0.880。 (6)植被与水体的复合土地覆盖类型比单一植被覆盖具有更好的缓解城市热岛功能,适当的楼间距和楼间绿化也有利于改善城市热环境状况。 本论文获得了不同天气条件下样带气温及其热岛强度的季节和日变化特征,分析了绿地覆盖度与气温的相关性,细致比较了绿地类型对气温的影响。研究结果表明绿地能够有效改善城市微气候,并给出了一些改善城市热环境的建议,对于指导城市规划和绿化具有一定的理论价值和实际操作意义。