基于局地气候区的山地城市热岛效应研究

Most of the urban heat island (UHI) studies were using urban-rural dichotomy to calculate heat island intensities. However, the urban-rural dichotomy as a basis for classifying field sites in heat island investigations has no uniform standards to rely on and there is always a degree of arbitrariness. Therefore, the project aims at attempting to construct a classification system for field sites in UHI investigations of mountainous cities. First of all, proposing local climate zones (LCZ) based on classifications of representative surface landscapes of mountainous cities, designing a set of standardized datasheets for local climate zones which consists of several LCZs and with qualitative description and quantitative parameters and can be used for classifying field sites in heat island investigations. The standardized LCZ datasheets can be used as a comparable basis for UHI investigations in different cities. Then, UHI measurements can be carried out under the guidance of standardized LCZ datasheets so that the new approach of calculating UHI intensities by comparing air temperature differences of inter LCZs can be investigated. Finally, developing an information management system for UHI measurement and evaluation of mountainous cities based on geographical information system (GIS) used for integrating LCZs and UHI measurement results. The project adapts to the new trend for the study field of international urban climatology, and it is helpful for enriching UHI theories and improving UHI measurement and evaluation system.

大多数热岛效应研究中热岛强度的计算方法是使用城乡二分法，然而，城乡二分法在选择城乡观测站点过程中无统一的标准可依且存在随意性。鉴于此，本项目尝试构建山地城市热岛观测站点分类系统。首先，基于具有代表性的山地城市地表景观分类建立局地气候区，设计一套包含若干个局地气候区、定性说明与定量参数化相结合、用于指导城市热岛观测站点分类的标准化局地气候区特征表，搭建不同城市间热岛效应实测研究共通的可比性基础。然后，利用局地气候区特征表选择观测站点进行山地城市热岛实测，比较不同局地气候区之间的空气温度差异，探讨使用局地气候区之间的温度差作为计算热岛强度的新方法。最后，利用GIS平台开发山地城市热岛效应测试评价信息管理系统，将局地气候区信息与热岛测试数据集成起来。本项目的研究适应于国际社会在城市气候研究领域的新趋势，有助于丰富热岛效应研究理论和完善热岛效应测评体系。

低纬高原濒湖山地城市的气候环境是山地城市研究的一个重要特色方面，本项目以云南省昆明市为对象开展热岛效应研究。大多数热岛效应研究中热岛强度的计算方法都是使用城乡二分法，而城乡二分法在选择城乡观测站点过程中无统一的标准可依且存在随意性。因此，本项目主要开展了如下工作：第一，补充了局地气候区微尺度表面特征参数的计算方法，在此基础上，选择具有代表性的山地城市地表景观分类建立局地气候区，设计了一套包含若16个局地气候区。第二，开展山地城市热岛实测，运用局地气候区之间的温度差作为计算热岛强度的方法。制作了城市热岛流动观测用的专用设备，该设备给城市气候研究者提供了一种便捷、易用的车载流动观测实验平台。补充完善了城市热环境监测中的流动观测方法体系，在设备和理论体系的辅助下，开展区域流动观测实验23次，得到了研究区域热岛效应的基本特征。第三，利用GIS平台开发了山地城市热岛效应信息管理系统，将热岛测试数据、统计数据、基础地理数据集成起来，并可实现数据的显示、计算、对比分析等功能，提升山地城市环境的信息化管理水平，并申请了软件著作权登记2项。