城市化要素與對城市氣溫的相關(guān)分析

1、城市化要素與對城市氣溫的相關(guān)分析 摘 要：城市化是當(dāng)今最重要的地問題之一，城市化過程中各種要素的變化會對城市的氣溫產(chǎn)生影響。本文基于蕪湖市統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)，將城市化過程中各要素變化情況與蕪湖市氣溫變化趨勢情況進(jìn)行比對，對它們之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：城市化過程中人口增加、能源使用的增加、下墊面的改變以及交通工具和設(shè)施的增加等都會促使城市氣溫升高。同時(shí)綠地、濕地面積增加以及清潔能源使用等會在一定程度上減緩溫度升高的作用。并在此基礎(chǔ)上，提出了一些應(yīng)對城市氣溫升高的措施。關(guān)鍵詞：城市化要素；氣溫；蕪湖市urbanization factors and correlation analysis o

2、f urban temperature abstrat:urbanization is one of the most important issues in this times, various elements of the process of urbanization will affect the temperature of the city. this paper based on the data in wuhu city statistical yearbook data, to compared the situation of the various elements

3、of the process of urbanization with the changes of temperature trend of wuhu city, and discussed the relationship between them.the results show that the process of urban population growth, the increase in energy sources use, land surface changes and the increase in vehicles and facilities will make

4、the city temperatures increased. at the same time ,green land area and wetland area increased and the use of clean energy will further reduce to some extent of temperature. on this basis, made a number of measures to address urban warming.key words: urbanization factors; temperature；wuhu city 引言 當(dāng)今世

5、界城市化過程已經(jīng)成為一個(gè)必然的趨勢。城市化主要是指農(nóng)村人口向城市集中的過程1。近年以來，以co2為代表的溫室效應(yīng)氣體增加所引起的全球變暖和影響已經(jīng)引起全球科學(xué)界廣泛關(guān)注，同時(shí)受到各國政府的高度重視2。城市是人地關(guān)系的焦點(diǎn)，全球變暖對城市氣候造成了一定程度的影響。實(shí)際上,城市氣候的影響因素除了來自全球氣候的變化外，更重要的是城市化發(fā)展對其帶來的影響。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加劇,隨之而來的是城區(qū)面積擴(kuò)大、城市人口的增加、城市下墊面性質(zhì)的變化和能源消耗量、機(jī)動車輛增加等一系列的變化3。城市作為能量消耗的中心，由于下墊面性質(zhì)的改變而導(dǎo)致市區(qū)大氣中的煙塵、co2等溫室氣體含量的增加，引起大

6、氣輻射與熱力性質(zhì)改變，加上人為作用,形成熱島效應(yīng)。城市增溫已為城市區(qū)域的生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此,正確認(rèn)識城市溫度變化的原因,研究城市化發(fā)展對城市溫度的影響有著重要意義。近年來,國內(nèi)外學(xué)者就城市化發(fā)展要素對城市增溫的影響做了大量研究。例如，韓國的一項(xiàng)研究證明4，城市化和工業(yè)化是造成韓國50多年間平均氣溫升高的主要原因,在某些季節(jié)，其對地區(qū)增暖的影響甚至超過了對地區(qū)氣候變化的影響幅度。本文就擬擬以蕪湖市為例，對蕪湖市1995-2009年十五年間溫度數(shù)據(jù)與人口要素、能源要素、下墊面要素、交通要素等方面數(shù)據(jù)的變化趨勢情況進(jìn)行比對分析，從而得出結(jié)論，并提相應(yīng)的出應(yīng)對城市化要素對城市溫度變化影

7、響的建議。1 人口數(shù)量變化情況以及對氣溫的影響分析 人口是城市化的最重要要素之一，隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市區(qū)域不斷擴(kuò)大，城市人口數(shù)目也在不斷增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)世界平均人口密度約為每平方公里43人，而城市人口每平方公里卻有每平方公里數(shù)百人乃至數(shù)萬人。目前世界上65億人口中有32億居住在城市，而這個(gè)數(shù)字到2030年估計(jì)會增加到50億，占當(dāng)時(shí)總?cè)丝跀?shù)的61%5。城市是人類生產(chǎn)和生活最集中的場所，人類的生產(chǎn)生活都要放出大量的熱量。城市中人為熱源的比例，來自工廠、家庭爐灶、冷氣、采暖等固定熱源約占3 /4 ，而汽車、摩托、電車等移動熱源約占1/4 。人體和家畜等新陳代謝熱量一般還不到16。則可知城市人口

8、增加主要是由人類活動消耗大量能量，從而影響下墊面性狀、生物生存情況、大氣和水分等一些較為間接的變化。而這些變化的疊加就會產(chǎn)生城市熱島等一些城市化過程中常遇到的特殊的氣侯效應(yīng)。本文統(tǒng)計(jì)了蕪湖市近年來的各項(xiàng)人口數(shù)據(jù)，選取了城市固定人口作為標(biāo)準(zhǔn)，可得統(tǒng)計(jì)表如下： 表1.1 蕪湖市歷年人口變化情況年份1995199619971998199920002001人口數(shù)/萬211.27 212.46 214.82 215.57 217.39 218.47 220.26 20022003200420052006200720082009221.74 223.82 224.56 226.88 229.03 230.

9、46 230.79 230.10 另外，將蕪湖市十五年來的年均氣溫列表如下 表1.2 蕪湖市歷年氣溫變化情況年份1995199619971998199920002001溫度/°c16.80 16.30 17.00 17.60 16.80 17.20 17.30 2002200320042005200620072008200916.20 17.00 17.60 17.20 17.30 17.70 16.80 17.1將二者數(shù)據(jù)折線圖化，可得兩者隨年份的變化趨勢如下：圖1.1 蕪湖市歷年人口變化趨勢 圖1.2 蕪湖市歷年溫度變化趨勢 如圖可知，隨著城市化的不斷推進(jìn)，自1995年的211.

10、27萬增加到2009年的230.10萬，城市人口呈穩(wěn)步增加的趨勢。而蕪湖市氣溫變化則是呈現(xiàn)不規(guī)則的趨勢，可以看出1995-1997年溫度總體是上升的，1997-2002年溫度總體呈下降趨勢，2002-2009年溫度又成上升趨勢。這樣似乎是沒有規(guī)律的，可是在我們做出這十五年的溫度變化趨勢線后，如圖1.2中直線所示，就可以發(fā)現(xiàn)，蕪湖市近十五年的溫度總體而言是呈升高趨勢的。那么我們就不難得出這樣的結(jié)論，雖然蕪湖市的溫度變化起伏較大，受到的影響因素較多，但是人口增長與溫度變化是在一定程度上成正相關(guān)關(guān)系的。2 能源利用情況對氣溫的影響分析城市化是一個(gè)能源大量消耗的過程，因此能源利用也是城市化的一個(gè)重要的

11、內(nèi)容。隨著城市面積的擴(kuò)大，城市人口的急劇增加，人類經(jīng)濟(jì)活動的不斷加劇，能源的消耗也必然增加。例如1992 年北京市能源消耗量約為3000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤, 終端能源消費(fèi)量為2834166萬t 標(biāo)準(zhǔn)煤, 是1949年的34倍, 1957年的5倍, 1965年的3 倍2。而能源的大量使用，必然會釋放出大量的熱、水汽以及顆粒塵埃等物質(zhì)，從而對城市的氣候產(chǎn)生一定的影響，氣候變化也必然會使城市溫度發(fā)生變化。能源包括多種，我國城市使用的能源主要有煤、石油、電力等,本文在查閱了蕪湖市統(tǒng)計(jì)年鑒的基礎(chǔ)上，選取了幾種具有代表性的能源作為分析對象。2.1煤炭用量的變化與對氣溫的影響中國是能源大國，其中更是以煤炭為主，煤炭

12、的使用對中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、現(xiàn)代化進(jìn)程以及城市化等多方面的影響都是非常巨大的。煤炭的使用會產(chǎn)生大量的廢熱、水汽、顆粒物等，這會影響城市熱島范圍的強(qiáng)度，相應(yīng)的，城市溫度的變化也會受到相應(yīng)的影響。本文選取了焦炭作為對象來探索煤炭對城市氣溫的影響。下表是蕪湖市近十五年焦炭的年使用量：表2.1 蕪湖市歷年焦炭使用量情況 年份1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 焦炭172168 261568 259416 224049 289164 293202 326692 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 328082 238310 398

13、188 233753 787729 854268 774803 702266 由表可得焦炭用量變化趨勢圖如下：從下圖可以看出1995-2004年這段時(shí)間內(nèi)焦炭的用量大致是迅速上升的，說明蕪湖市的城市化速度是明顯加快的；在中間略有波動；到2006年以后焦炭的用量則是穩(wěn)中有降，估計(jì)是受到新能源的使用以及金融危機(jī)的影響所致。在將圖2.1圖2.1 蕪湖市歷年焦炭用量變化趨勢與圖1.2蕪湖市溫度變化趨勢作對比后可以發(fā)現(xiàn)，兩者的總趨勢都是上升的，在只考慮這兩者關(guān)系的情況下，可以認(rèn)為兩者是大致呈正相關(guān)關(guān)系的，煤炭的大量的使用在一定程度上是會導(dǎo)致城市溫度升高，城市熱島效應(yīng)家具的。2.2用電量變化對氣溫的影響

14、電能是自電氣革命以后人類所依賴的最重要的能源之一，電能不僅關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)，更關(guān)乎于民生，每年的用電量則也在節(jié)節(jié)攀升。因此，用電量的增加也是城市化的重要標(biāo)志要要素之一。我們可以想象，用電量的增加必然會帶來產(chǎn)熱的增加，而熱量的增加也必然會影響城市溫度的變化，是城市熱島效應(yīng)增強(qiáng)，那么這種影響程度到底有多大呢？本文查閱了近十五年來蕪湖市用電量的數(shù)值表2.2 蕪湖市歷年用電量情況列表如下：年份1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 用電量10173687924910431152041072781223551333472002 2003 2004 2005 2006 2007

15、2008 2009 149527202038239680250581335152423359488249554177 圖2.2 蕪湖市歷年用電量變化趨勢如圖所示，隨著城市化的不斷推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市的用電量是在不斷地增加的，特別是2005年以后，增長趨勢更為明顯，說明城市化的的進(jìn)程是越來越快，城市的發(fā)展也是如此。將圖2.2與圖1.2蕪湖市溫度變化趨勢作對比后可以發(fā)現(xiàn)，與以上的因素相同，城市用電量的變化情況與城市溫度的變化基本上也是成正相關(guān)關(guān)系的。用電量的增加在一定程度上對城市熱島效應(yīng)的增強(qiáng)，城市溫度的升高都起到了促進(jìn)的作用。2.3液化石油氣及天然氣用量變化及其對氣溫的相關(guān)分析液化石油氣是

16、重要的家用燃料，在城市居民生活生產(chǎn)中被廣泛運(yùn)用，因此液化石油氣的用量也是城市人口數(shù)目變化的重要指標(biāo)之一，故而也是城市化的的重要指標(biāo)之一。而在西氣東輸工程實(shí)施后，天然氣這種較為清潔的能源被逐漸推廣運(yùn)用。在2005年西氣東輸工程進(jìn)入安徽之后，蕪湖市的液化石油氣用量呈現(xiàn)了一個(gè)下滑的趨勢，而相對的天然氣的用量則呈現(xiàn)明顯上升的趨勢。因此潔凈能源的使用必然會增加，而傳統(tǒng)能源則將會暫時(shí)保持穩(wěn)定而后逐漸被清潔能源和新能源所取代。下面列出的是統(tǒng)計(jì)年鑒可查的蕪湖市近年來液化石油氣及天然氣用量，可得到兩者的用量變化趨勢曲線，與以上所用方法相同，表2.3 蕪湖市歷年液化石油氣用量情況年份199819992000200

17、120022003液化氣418205117617891281774年份200420052006200720082009液化氣84021771094576.75554.28576.18表2.4蕪湖市歷年天然氣用量情況年份20052006200720082009天然氣22633841425256906459 圖2.4 蕪湖市歷年天然氣用量變化趨勢圖2.3 蕪湖市歷年液化氣用量變化趨勢如上圖所示，在已知的數(shù)據(jù)中，液化石油氣的用量從1998年開始到2006年是基本呈上升趨勢的，2007年以后則呈現(xiàn)一個(gè)急劇的下滑趨勢而后趨于平穩(wěn)。而相應(yīng)的從2005年使用天然氣開始，天然氣的使用量一直都是上升的。將圖2.

18、3與圖2.4與圖1.2蕪湖市溫度變化趨勢作對比，雖然數(shù)據(jù)不全，但是若將兩者結(jié)合來看，城市化過程中燃?xì)馊剂系目偭窟€是成增加趨勢的，因此可得，在城市化過程中，燃?xì)馊剂系挠昧渴桥c城市氣溫基本成正相關(guān)關(guān)系的。只是清潔能源的利用可能會產(chǎn)生一些其他的或者是相反的影響，由于數(shù)據(jù)不全，在此就不做深入探討了。3 城市下墊面的改變對氣溫的影響分析 城市化的發(fā)展會使城市的下墊面發(fā)生重大的變化。自然下墊面被改變，綠地水域等面積不斷減少，而水泥柏油等硬質(zhì)鋪砌的人為下墊面面積日益增加。城市下墊面的改變會使下墊面的物理化學(xué)性質(zhì),從而對城市區(qū)的氣候產(chǎn)生顯著的影響7城市熱的空間分布和地表參數(shù)有密切的關(guān)系，城區(qū)建成面積、城區(qū)布局

19、、街道走向、植被覆蓋率以及土地利用類別等城市化因素對熱島效應(yīng)范圍和強(qiáng)度都有影響城市熱島效應(yīng)3。本文選擇了具有代表性的城市綠化、城市固定投資額（即房地產(chǎn)投資額度）、城市濕地面積等幾方面的數(shù)據(jù)來分析下墊面的變化對城市氣溫的影響。3.1城市綠化覆蓋率對城市氣溫的相互聯(lián)系 城市大規(guī)模發(fā)展的初期，由于人們對城市生態(tài)系統(tǒng)作用認(rèn)識的不足，往往造成城市中建筑過密、人口集中、交通擁擠、綠色植物迅速減少等不良現(xiàn)象，形成所謂的城市熱島，而城市綠地有降低氣溫和分割城市熱島的作用8。城市綠地面積變化對于城市氣候的影響必然是巨大的。本文查閱了相關(guān)資料，得到了一組相關(guān)數(shù)據(jù)，市2000年末1100萬平方米，2005年末300

20、0萬平方米，2007年末3200萬平方米，而2010年新增480萬平方米。一般的城市化進(jìn)程中綠地面積是必然減少的，但蕪湖市的情況卻恰恰相反，那么相對的蕪湖市的溫度變化會呈現(xiàn)與之什么樣的關(guān)系呢？據(jù)劉夢飛8等人的統(tǒng)計(jì)表明，從小處城市熱島的角度考慮，城市綠化覆蓋率與城市規(guī)模、工業(yè)產(chǎn)值等方面都有關(guān)系，如北京市的理想綠化覆蓋率就為50%，而為控制城市熱島，除了提高室內(nèi)綠化覆蓋率外，還應(yīng)該在郊區(qū)開辟森林公園，以增加整個(gè)城市的植物比例。從蕪湖市氣溫的變化情況來看，熱島效應(yīng)不是很明顯，溫度升高幅度不是很大，很可能與城市綠化面積的良好保持有關(guān)。3.2建筑面積的變化對城市氣溫的影響 與綠地覆蓋率相反，城市化過程中

21、建筑面積的增加相應(yīng)地就意味著綠地面積及其它種類下墊面面積的減少。都市建筑能量系統(tǒng)消耗能量巨大，而且有進(jìn)一步增加的趨勢，而其對城市熱島所起的作用，目前也得到了人們定性的肯定9城市建成率與城市熱島強(qiáng)度存在著一定關(guān)系10建筑物的地理位置、材料和顏色等也會對熱島強(qiáng)度有影響7本文選取了蕪湖市1995-2009年的固定投資總額作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，來研究建筑面積變化對城市氣溫的影響。列表如下：表3.1 蕪湖市歷年固定投資額情況年份1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 固定投資額 282557 431833 531997 603468 670217 738218 758089 200

22、2 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 971941 131862 1719054 2209330 2872237 4357781 6149515 7855660 圖3.1 蕪湖市歷年固定投資額變化趨勢如上圖所示，蕪湖市十五年來的固定資產(chǎn)投資總額的數(shù)量是呈穩(wěn)步上升的趨勢的，這也可以說明蕪湖市的城市化是在不斷的向前發(fā)展的，固定投資額的增加也就意味著城市面積的擴(kuò)大，建筑面積的增加，那么這個(gè)過程中必然會產(chǎn)生大量的熱，也即會對城市氣溫產(chǎn)生影響。將圖3.1與圖1.2蕪湖市溫度變化趨勢作對比，可得隨著固定投資額和建筑面積的增加，氣溫是呈升高趨勢的，也即兩者在一定程度上是呈

23、正相關(guān)關(guān)系的。3.3城市濕地面積變化對城市氣溫的影響濕地作為一個(gè)特殊的存在對于氣候的調(diào)控是不可忽視的。濕地可以增加空氣濕度，減少顆粒塵埃的量，調(diào)節(jié)城市氣候，降低熱島效應(yīng)，減輕城市環(huán)境壓力。而隨著城市化的進(jìn)程，城市濕地與水體面積急劇下降，使其生態(tài)功能大大減弱。因蕪湖市濕地面積數(shù)據(jù)無法獲取，此處僅略提及。4 交通要素的變化對城市氣溫的影響 城市發(fā)展，交通是必要的因素，兩者是互為前提的。因此交通要素也是城市化過程中的重要因素。交通主要包擴(kuò)道路、基礎(chǔ)交通設(shè)施、車輛等要素，其中道路和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)可以歸結(jié)為城市下墊面的改變。因此，本文主要以研究城市汽車擁有量的變化來代表城市化進(jìn)程中交通要素的變化。城市化

24、過程中，交通工具散發(fā)出的熱量和顆粒塵埃等物質(zhì)的量是巨大的，而這些物質(zhì)都會對城市氣侯與氣溫產(chǎn)生一定的影響。本文以蕪湖統(tǒng)計(jì)年鑒記錄的1995-2009年共15年間蕪湖市汽車擁有量為研究對象，具體數(shù)目變化如下表：表4.1 蕪湖市歷年車輛數(shù)量情況 年份1995199619971998199920002001車輛數(shù)量133951494115766170722071722733240662002200320042005200620072008200968214751268413497200112578136604169968206118如下圖所示，蕪湖市的車輛數(shù)是呈上升趨勢的，特別是近幾年的增長 趨勢更是

25、很明顯，這也說明了蕪湖市的城市化進(jìn)程。車輛數(shù)的增加也就意味著道路建設(shè)的增加、能量消耗的增加、廢氣廢熱釋放量的增加，也就意味著將對城市的熱島效應(yīng)、氣溫變化產(chǎn)生一系列影響。將圖4.1與圖1.2蕪湖市溫度變化趨勢作對圖4.1 蕪湖市歷年車輛數(shù)量變化趨勢 比，與以上諸多要素的影響相同，隨著城市化的進(jìn)行，車輛數(shù)量增加的同時(shí)溫度也在呈上升的趨勢，因此車輛數(shù)的增加與城市氣溫的增加之間基本是呈正相關(guān)關(guān)系的。5 結(jié)論與對策本文以蕪湖市為例，研究了城市化進(jìn)程中人口、能源、下墊面、交通等幾方面要素的變化情況，做出了這些要素的變化曲線，再比對蕪湖市氣溫的變化趨勢，得出了蕪湖市這類城市城市化過程中這些要素的變化對于城市

26、氣溫的影響。5.1結(jié)論 本文利用蕪湖市城市化要素中一些數(shù)據(jù)，與蕪湖市城市氣溫的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得出了各個(gè)要素與氣溫變化的相關(guān)關(guān)系，并通過對相關(guān)資料的查詢以及結(jié)果的分析得出結(jié)果了的準(zhǔn)確性。雖然在蕪湖不是很典型，但是這些結(jié)論也依然可以得出并被證實(shí)。即在城市化過程中，人口的增加，能源使用量的增加，下墊面中人為下墊面的增加以及道路建設(shè)、車輛數(shù)增加等會使城市氣溫呈上升的趨勢。而相對的，綠化面積的增加，清潔能源的使用等則會減緩氣溫上升的趨勢。5.2對策 在城市化進(jìn)程是城市溫度升高已經(jīng)是一個(gè)不爭的事實(shí)了，蕪湖的影響不是特別明顯，但是一些大城市、特大城市受到的影響就會很明顯了。氣溫上升會產(chǎn)生一系列的生態(tài)、環(huán)境、氣候問題，我們應(yīng)該想辦法應(yīng)對這個(gè)問題。在本文的研究分析中我們發(fā)現(xiàn)一些要素的變化可以起到抑制氣溫升高的作用，我們就可以從這些方面入手提出一些事實(shí)的建議。(1)適當(dāng)控制城市化發(fā)展的速度，穩(wěn)步發(fā)展，做好相關(guān)配套設(shè)施的建設(shè)，對可能出現(xiàn)的各種情況提前準(zhǔn)備對策。(2)在城市化進(jìn)程中保證綠地面積的同步擴(kuò)大，保證適合的綠地覆蓋率，調(diào)控城市氣候系統(tǒng)。(3)在擴(kuò)大綠地面積的同時(shí)也要注意對水域濕地的保護(hù)，同樣用于抑制熱島，掏空空氣濕度，增加熱容量。(4)擴(kuò)大清潔能源以及新能源的使用范圍和使用量，盡量多和盡早的取代傳統(tǒng)能源。參考文獻(xiàn)：1