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1、城市化要素与对城市气温的相关分析 摘 要：城市化是当今最重要的地问题之一，城市化过程中各种要素的变化会对城市的气温产生影响。本文基于芜湖市统计年鉴的数据，将城市化过程中各要素变化情况与芜湖市气温变化趋势情况进行比对，对它们之间的关系进行了探讨。结果表明：城市化过程中人口增加、能源使用的增加、下垫面的改变以及交通工具和设施的增加等都会促使城市气温升高。同时绿地、湿地面积增加以及清洁能源使用等会在一定程度上减缓温度升高的作用。并在此基础上，提出了一些应对城市气温升高的措施。关键词：城市化要素；气温；芜湖市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 当今世
5、界城市化过程已经成为一个必然的趋势。城市化主要是指农村人口向城市集中的过程1。近年以来，以CO2为代表的温室效应气体增加所引起的全球变暖和影响已经引起全球科学界广泛关注，同时受到各国政府的高度重视2。城市是人地关系的焦点，全球变暖对城市气候造成了一定程度的影响。实际上,城市气候的影响因素除了来自全球气候的变化外，更重要的是城市化发展对其带来的影响。随着经济的高速发展和城市化进程的不断加剧,随之而来的是城区面积扩大、城市人口的增加、城市下垫面性质的变化和能源消耗量、机动车辆增加等一系列的变化3。城市作为能量消耗的中心，由于下垫面性质的改变而导致市区大气中的烟尘、CO2等温室气体含量的增加，引起大
6、气辐射与热力性质改变，加上人为作用,形成热岛效应。城市增温已为城市区域的生态环境带来了严重的负面影响。因此,正确认识城市温度变化的原因,研究城市化发展对城市温度的影响有着重要意义。近年来,国内外学者就城市化发展要素对城市增温的影响做了大量研究。例如，韩国的一项研究证明4，城市化和工业化是造成韩国50多年间平均气温升高的主要原因,在某些季节，其对地区增暖的影响甚至超过了对地区气候变化的影响幅度。本文就拟拟以芜湖市为例，对芜湖市1995-2009年十五年间温度数据与人口要素、能源要素、下垫面要素、交通要素等方面数据的变化趋势情况进行比对分析，从而得出结论，并提相应的出应对城市化要素对城市温度变化影
7、响的建议。1 人口数量变化情况以及对气温的影响分析 人口是城市化的最重要要素之一，随着城市化进程的不断推进，城市区域不断扩大，城市人口数目也在不断增长。据统计世界平均人口密度约为每平方公里43人，而城市人口每平方公里却有每平方公里数百人乃至数万人。目前世界上65亿人口中有32亿居住在城市，而这个数字到2030年估计会增加到50亿，占当时总人口数的61%5。城市是人类生产和生活最集中的场所，人类的生产生活都要放出大量的热量。城市中人为热源的比例，来自工厂、家庭炉灶、冷气、采暖等固定热源约占3 /4 ，而汽车、摩托、电车等移动热源约占1/4 。人体和家畜等新陈代谢热量一般还不到16。则可知城市人口
8、增加主要是由人类活动消耗大量能量，从而影响下垫面性状、生物生存情况、大气和水分等一些较为间接的变化。而这些变化的叠加就会产生城市热岛等一些城市化过程中常遇到的特殊的气侯效应。本文统计了芜湖市近年来的各项人口数据，选取了城市固定人口作为标准，可得统计表如下： 表1.1 芜湖市历年人口变化情况年份1995199619971998199920002001人口数/万211.27 212.46 214.82 215.57 217.39 218.47 220.26 20022003200420052006200720082009221.74 223.82 224.56 226.88 229.03 230.
9、46 230.79 230.10 另外，将芜湖市十五年来的年均气温列表如下 表1.2 芜湖市历年气温变化情况年份1995199619971998199920002001温度/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将二者数据折线图化，可得两者随年份的变化趋势如下：图1.1 芜湖市历年人口变化趋势 图1.2 芜湖市历年温度变化趋势 如图可知，随着城市化的不断推进，自1995年的211.27万增加到
10、2009年的230.10万，城市人口呈稳步增加的趋势。而芜湖市气温变化则是呈现不规则的趋势，可以看出1995-1997年温度总体是上升的，1997-2002年温度总体呈下降趋势，2002-2009年温度又成上升趋势。这样似乎是没有规律的，可是在我们做出这十五年的温度变化趋势线后，如图1.2中直线所示，就可以发现，芜湖市近十五年的温度总体而言是呈升高趋势的。那么我们就不难得出这样的结论，虽然芜湖市的温度变化起伏较大，受到的影响因素较多，但是人口增长与温度变化是在一定程度上成正相关关系的。2 能源利用情况对气温的影响分析城市化是一个能源大量消耗的过程，因此能源利用也是城市化的一个重要的内容。随着城
11、市面积的扩大，城市人口的急剧增加，人类经济活动的不断加剧，能源的消耗也必然增加。例如1992 年北京市能源消耗量约为3000万t标准煤, 终端能源消费量为2834166万t 标准煤, 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，必然会释放出大量的热、水汽以及颗粒尘埃等物质，从而对城市的气候产生一定的影响，气候变化也必然会使城市温度发生变化。能源包括多种，我国城市使用的能源主要有煤、石油、电力等,本文在查阅了芜湖市统计年鉴的基础上，选取了几种具有代表性的能源作为分析对象。2.1煤炭用量的变化与对气温的影响中国是能源大国，其中更是以煤炭为主，煤炭的使用对中国
12、的经济发展、现代化进程以及城市化等多方面的影响都是非常巨大的。煤炭的使用会产生大量的废热、水汽、颗粒物等，这会影响城市热岛范围的强度，相应的，城市温度的变化也会受到相应的影响。本文选取了焦炭作为对象来探索煤炭对城市气温的影响。下表是芜湖市近十五年焦炭的年使用量：表2.1 芜湖市历年焦炭使用量情况 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 398188 23
13、3753 787729 854268 774803 702266 由表可得焦炭用量变化趋势图如下：从下图可以看出1995-2004年这段时间内焦炭的用量大致是迅速上升的，说明芜湖市的城市化速度是明显加快的；在中间略有波动；到2006年以后焦炭的用量则是稳中有降，估计是受到新能源的使用以及金融危机的影响所致。在将图2.1图2.1 芜湖市历年焦炭用量变化趋势与图1.2芜湖市温度变化趋势作对比后可以发现，两者的总趋势都是上升的，在只考虑这两者关系的情况下，可以认为两者是大致呈正相关关系的，煤炭的大量的使用在一定程度上是会导致城市温度升高，城市热岛效应家具的。2.2用电量变化对气温的影响 电能是自电气
14、革命以后人类所依赖的最重要的能源之一，电能不仅关于工业生产，更关乎于民生，每年的用电量则也在节节攀升。因此，用电量的增加也是城市化的重要标志要要素之一。我们可以想象，用电量的增加必然会带来产热的增加，而热量的增加也必然会影响城市温度的变化，是城市热岛效应增强，那么这种影响程度到底有多大呢？本文查阅了近十五年来芜湖市用电量的数值表2.2 芜湖市历年用电量情况列表如下：年份1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 用电量10173687924910431152041072781223551333472002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2
15、009 149527202038239680250581335152423359488249554177 图2.2 芜湖市历年用电量变化趋势如图所示，随着城市化的不断推进，经济的不断发展，城市的用电量是在不断地增加的，特别是2005年以后，增长趋势更为明显，说明城市化的的进程是越来越快，城市的发展也是如此。将图2.2与图1.2芜湖市温度变化趋势作对比后可以发现，与以上的因素相同，城市用电量的变化情况与城市温度的变化基本上也是成正相关关系的。用电量的增加在一定程度上对城市热岛效应的增强，城市温度的升高都起到了促进的作用。2.3液化石油气及天然气用量变化及其对气温的相关分析液化石油气是重要的家用燃
16、料，在城市居民生活生产中被广泛运用，因此液化石油气的用量也是城市人口数目变化的重要指标之一，故而也是城市化的的重要指标之一。而在西气东输工程实施后，天然气这种较为清洁的能源被逐渐推广运用。在2005年西气东输工程进入安徽之后，芜湖市的液化石油气用量呈现了一个下滑的趋势，而相对的天然气的用量则呈现明显上升的趋势。因此洁净能源的使用必然会增加，而传统能源则将会暂时保持稳定而后逐渐被清洁能源和新能源所取代。下面列出的是统计年鉴可查的芜湖市近年来液化石油气及天然气用量，可得到两者的用量变化趋势曲线，与以上所用方法相同，表2.3 芜湖市历年液化石油气用量情况年份199819992000200120022
17、003液化气418205117617891281774年份200420052006200720082009液化气84021771094576.75554.28576.18表2.4芜湖市历年天然气用量情况年份20052006200720082009天然气22633841425256906459 图2.4 芜湖市历年天然气用量变化趋势图2.3 芜湖市历年液化气用量变化趋势如上图所示，在已知的数据中，液化石油气的用量从1998年开始到2006年是基本呈上升趋势的，2007年以后则呈现一个急剧的下滑趋势而后趋于平稳。而相应的从2005年使用天然气开始，天然气的使用量一直都是上升的。将图2.3与图2.4
18、与图1.2芜湖市温度变化趋势作对比，虽然数据不全，但是若将两者结合来看，城市化过程中燃气燃料的总量还是成增加趋势的，因此可得，在城市化过程中，燃气燃料的用量是与城市气温基本成正相关关系的。只是清洁能源的利用可能会产生一些其他的或者是相反的影响，由于数据不全，在此就不做深入探讨了。3 城市下垫面的改变对气温的影响分析 城市化的发展会使城市的下垫面发生重大的变化。自然下垫面被改变，绿地水域等面积不断减少，而水泥柏油等硬质铺砌的人为下垫面面积日益增加。城市下垫面的改变会使下垫面的物理化学性质,从而对城市区的气候产生显著的影响7城市热的空间分布和地表参数有密切的关系，城区建成面积、城区布局、街道走向、
19、植被覆盖率以及土地利用类别等城市化因素对热岛效应范围和强度都有影响城市热岛效应3。本文选择了具有代表性的城市绿化、城市固定投资额（即房地产投资额度）、城市湿地面积等几方面的数据来分析下垫面的变化对城市气温的影响。3.1城市绿化覆盖率对城市气温的相互联系 城市大规模发展的初期，由于人们对城市生态系统作用认识的不足，往往造成城市中建筑过密、人口集中、交通拥挤、绿色植物迅速减少等不良现象，形成所谓的城市热岛，而城市绿地有降低气温和分割城市热岛的作用8。城市绿地面积变化对于城市气候的影响必然是巨大的。本文查阅了相关资料，得到了一组相关数据，市2000年末1100万平方米，2005年末3000万平方米，
20、2007年末3200万平方米，而2010年新增480万平方米。一般的城市化进程中绿地面积是必然减少的，但芜湖市的情况却恰恰相反，那么相对的芜湖市的温度变化会呈现与之什么样的关系呢？据刘梦飞8等人的统计表明，从小处城市热岛的角度考虑，城市绿化覆盖率与城市规模、工业产值等方面都有关系，如北京市的理想绿化覆盖率就为50%，而为控制城市热岛，除了提高室内绿化覆盖率外，还应该在郊区开辟森林公园，以增加整个城市的植物比例。从芜湖市气温的变化情况来看，热岛效应不是很明显，温度升高幅度不是很大，很可能与城市绿化面积的良好保持有关。3.2建筑面积的变化对城市气温的影响 与绿地覆盖率相反，城市化过程中建筑面积的增
21、加相应地就意味着绿地面积及其它种类下垫面面积的减少。都市建筑能量系统消耗能量巨大，而且有进一步增加的趋势，而其对城市热岛所起的作用，目前也得到了人们定性的肯定9城市建成率与城市热岛强度存在着一定关系10建筑物的地理位置、材料和颜色等也会对热岛强度有影响7本文选取了芜湖市1995-2009年的固定投资总额作为衡量标准，来研究建筑面积变化对城市气温的影响。列表如下：表3.1 芜湖市历年固定投资额情况年份1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 固定投资额 282557 431833 531997 603468 670217 738218 758089 2002 2003
22、 2004 2005 2006 2007 2008 2009 971941 131862 1719054 2209330 2872237 4357781 6149515 7855660 图3.1 芜湖市历年固定投资额变化趋势如上图所示，芜湖市十五年来的固定资产投资总额的数量是呈稳步上升的趋势的，这也可以说明芜湖市的城市化是在不断的向前发展的，固定投资额的增加也就意味着城市面积的扩大，建筑面积的增加，那么这个过程中必然会产生大量的热，也即会对城市气温产生影响。将图3.1与图1.2芜湖市温度变化趋势作对比，可得随着固定投资额和建筑面积的增加，气温是呈升高趋势的，也即两者在一定程度上是呈正相关关系的
23、。3.3城市湿地面积变化对城市气温的影响湿地作为一个特殊的存在对于气候的调控是不可忽视的。湿地可以增加空气湿度，减少颗粒尘埃的量，调节城市气候，降低热岛效应，减轻城市环境压力。而随着城市化的进程，城市湿地与水体面积急剧下降，使其生态功能大大减弱。因芜湖市湿地面积数据无法获取，此处仅略提及。4 交通要素的变化对城市气温的影响 城市发展，交通是必要的因素，两者是互为前提的。因此交通要素也是城市化过程中的重要因素。交通主要包扩道路、基础交通设施、车辆等要素，其中道路和基础设施的建设可以归结为城市下垫面的改变。因此，本文主要以研究城市汽车拥有量的变化来代表城市化进程中交通要素的变化。城市化过程中，交通
24、工具散发出的热量和颗粒尘埃等物质的量是巨大的，而这些物质都会对城市气侯与气温产生一定的影响。本文以芜湖统计年鉴记录的1995-2009年共15年间芜湖市汽车拥有量为研究对象，具体数目变化如下表：表4.1 芜湖市历年车辆数量情况 年份1995199619971998199920002001车辆数量133951494115766170722071722733240662002200320042005200620072008200968214751268413497200112578136604169968206118如下图所示，芜湖市的车辆数是呈上升趋势的，特别是近几年的增长 趋势更是很明显，这也
25、说明了芜湖市的城市化进程。车辆数的增加也就意味着道路建设的增加、能量消耗的增加、废气废热释放量的增加，也就意味着将对城市的热岛效应、气温变化产生一系列影响。将图4.1与图1.2芜湖市温度变化趋势作对图4.1 芜湖市历年车辆数量变化趋势 比，与以上诸多要素的影响相同，随着城市化的进行，车辆数量增加的同时温度也在呈上升的趋势，因此车辆数的增加与城市气温的增加之间基本是呈正相关关系的。5 结论与对策本文以芜湖市为例，研究了城市化进程中人口、能源、下垫面、交通等几方面要素的变化情况，做出了这些要素的变化曲线，再比对芜湖市气温的变化趋势，得出了芜湖市这类城市城市化过程中这些要素的变化对于城市气温的影响。
26、5.1结论 本文利用芜湖市城市化要素中一些数据，与芜湖市城市气温的数据进行比对，得出了各个要素与气温变化的相关关系，并通过对相关资料的查询以及结果的分析得出结果了的准确性。虽然在芜湖不是很典型，但是这些结论也依然可以得出并被证实。即在城市化过程中，人口的增加，能源使用量的增加，下垫面中人为下垫面的增加以及道路建设、车辆数增加等会使城市气温呈上升的趋势。而相对的，绿化面积的增加，清洁能源的使用等则会减缓气温上升的趋势。5.2对策 在城市化进程是城市温度升高已经是一个不争的事实了，芜湖的影响不是特别明显，但是一些大城市、特大城市受到的影响就会很明显了。气温上升会产生一系列的生态、环境、气候问题，我
27、们应该想办法应对这个问题。在本文的研究分析中我们发现一些要素的变化可以起到抑制气温升高的作用，我们就可以从这些方面入手提出一些事实的建议。(1)适当控制城市化发展的速度，稳步发展，做好相关配套设施的建设，对可能出现的各种情况提前准备对策。(2)在城市化进程中保证绿地面积的同步扩大，保证适合的绿地覆盖率，调控城市气候系统。(3)在扩大绿地面积的同时也要注意对水域湿地的保护，同样用于抑制热岛，掏空空气湿度，增加热容量。(4)扩大清洁能源以及新能源的使用范围和使用量，尽量多和尽早的取代传统能源。参考文献：1许学强,周一星,宁越敏.城市地理学M.北京:高等教育版社,1997.2陈沈斌,潘莉卿.城市化对
28、北京平均气温的影响J.地理学报.1997,52(1):28-36.3赵海江,景元书.南京市城市化进程对城市增温的影响分析J.安徽农业科学.2008,36 (28):12364-12366.4CHUNGU,JAEYEON C,J IN I YUN.Urbanization effect on the observed change in mean monthly temperatures between 1951-1980 and 1971-2000 in Korea J . Climate Change,2004,66:127-136.5周淑贞,束炯.城市气候学M.北京:气象出版社,1994:
29、1-2.6景元书,谢济善.城市热岛效应影响因素分析J.中国科技信息. 2006(21):215-216. 7钱伟,罗建中,徐文.城市热岛效应研究进展J.广西轻工业.2010(12):111-143 .8刘梦飞.城市绿化覆盖率与气温的关系J.北京市园林科研所1994:59-60.9张伟捷,靳松,孙建平,张永强.建筑能量系统对都市热岛形成的影响J.河北建筑科技学院学报.2002,19(4):15-17.10Bottyan Z.unger J.A multiple liner statistical model forestim ating the mean maximun urban heat island J.Theoretical and Applied climatelogy.2003,75,233-243.致 谢在本次毕业论文写作中，衷心感谢我的指导老师，查良查松老师。查老师认真负责的工作态度，严谨的学术精神以及丰富的专业知识都给了我很大的帮助。他无论在理论上还是在实践中，都给予了我悉心的教导使我在专业知识和扩展领域得到了莫大的收获，让我顺利完成毕业论文。另外，在论文的写作过程中还要感谢学院领导、胡春生导员、各位同学对我的支持和帮助，为我提供了大量的资料和良好的写作环境。
