【摘要】：我國城鎮(zhèn)化正快速推進(jìn),城市規(guī)模大幅擴(kuò)大,區(qū)域城市圈(群)逐漸形成,城市化改變了城市下墊面類型和結(jié)構(gòu),特別是不透水硬化路面大量增加,植被、森林、水體、沼澤濕地等自然生態(tài)遭到嚴(yán)重破壞,局地?zé)崃�、水循環(huán)發(fā)生重大改變;鋼筋混凝土建筑物密度大幅增加,平均冠層高度增加,粗糙度增加,改變了氣流正常走向,靜風(fēng)發(fā)生頻率增加;人類活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)排放改變了局地?zé)崃l件,增加了城市上空的大氣顆粒物、氣溶膠等。城市化效應(yīng)、特別是大范圍城市群效應(yīng)導(dǎo)致了局地氣候的異常改變,出現(xiàn)城市“熱島、雨島、干島、靜風(fēng)島、渾濁島”效應(yīng),使高溫?zé)崂�、�?nèi)澇、霧霾等發(fā)生頻率增加,對城市正常運(yùn)行和市民生活帶來不利影響。城市圈(群)氣候變化是不爭的事實(shí),由于人類活動(dòng)的影響,城市圈(群)的氣候變化更加復(fù)雜多變,一方面受到全球氣候變化的影響,即氣候系統(tǒng)變化影響,另一方面更受到人類活動(dòng)和過度開發(fā)導(dǎo)致的局地氣候變化影響,即城市化帶來的氣候變化影響。如何分離城市化帶來的城市圈(群)氣候變化是國內(nèi)外比較關(guān)心的技術(shù),城市圈邊緣的郊區(qū)或鄉(xiāng)村由于遠(yuǎn)離城市區(qū),受城市化帶來的局地氣候變化影響小,因而可以作為城市化氣候效應(yīng)的對比站。本文以武漢城市圈為例,利用城市人口數(shù)據(jù)、土地覆蓋數(shù)據(jù)和夜間燈光數(shù)據(jù),選取典型城市站和比對的鄉(xiāng)村站,采用“UMR法”(Urban Minus Rural),使1960-2016年經(jīng)均一化處理的逐日氣溫、降水、相對濕度和風(fēng)速資料,定量計(jì)算各要素的城市化影響和城市化貢獻(xiàn)率,分析城、鄉(xiāng)各要素變化趨勢的差異,并對各要素變化趨勢的空間分布進(jìn)行分析;進(jìn)一步以武漢為例,利用主成分分析,求出城市化綜合指數(shù),并與各氣象要素進(jìn)行回歸建模,以揭示城市化與區(qū)域氣候變化的關(guān)系。得到如下主要結(jié)論:(1)城市化對氣溫變化影響城市化對氣溫變化影響最大,呈現(xiàn)顯著的增溫效應(yīng),是形成城市熱島效應(yīng)的主要原因。城市化對城市站年平均氣溫、最高和最低氣溫均為增溫作用,利用“UMR法”得到的相應(yīng)的城市化增溫率分別為0.22℃/10a、0.05℃/10a、0.35℃/10a,城市化增溫貢獻(xiàn)率分別為62.87%、23.77%、70.68%。城市化對城市站四季的三種溫度也均為增溫作用,夏季增溫最大、春秋季次之、冬季最小;與年變化一樣,季節(jié)內(nèi)最低氣溫增溫率最大,最高氣溫最小;城市熱島強(qiáng)度呈現(xiàn)非對稱性變化。在空間分布上,氣溫變化趨勢的空間布局特征大體一致,北部和南部典型鄉(xiāng)村站為增溫趨勢的低值區(qū),中西部城市密集區(qū)為增溫趨勢的高值區(qū),可以看出明顯的城市化增溫作用。(2)城市化對降水變化影響(a)總降水量變化。城、鄉(xiāng)站年降水量均在波動(dòng)變化中呈不顯著的弱上升趨勢,年降水量UMR序列呈現(xiàn)微弱的增加趨勢,城市化對年降水量影響不明顯。春季和夏季降水量UMR序列為增加趨勢,秋、冬季為減小趨勢,說明城市化有使城市春、夏季降水量增加的趨勢。在空間分布上,年和四季降水量變化趨勢的差異較大,夏、秋季變化趨勢的高值區(qū)主要位于中西部,冬季位于東部。(b)降雨日數(shù)變化。與降水量相比,城市化對降水天數(shù)的影響更顯著。年和四季降水天數(shù)UMR序列均為減少的趨勢,城市化使降水天數(shù)減小,而總雨量變化不大,則雨強(qiáng)增加。在空間分布上,年和冬、春、秋三季降水天數(shù)變化趨勢的高值主要位于中西部,夏季主要位于東部。(c)分等級(jí)降水變化。隨雨強(qiáng)由小雨到暴雨,降水天數(shù)(量)UMR序列由減少的趨勢逐漸變?yōu)樵黾拥内厔?城市化使強(qiáng)降水事件(量)增多,弱降水事件(量)減少,導(dǎo)致降水兩極分化,極端性趨強(qiáng)。在空間分布上,隨雨強(qiáng)增加,降水量(天數(shù))呈增加趨勢的站點(diǎn)從東部開始增加,小雨至中雨,降水量變化趨勢的高值區(qū)由東部變?yōu)橹形鞑?二者降水天數(shù)的高值區(qū)均位于中西部;大雨至暴雨,降水量(天數(shù))變化趨勢的高值區(qū)由東部變?yōu)槌鞘忻芗闹形鞑��？傮w來說,降水受城市化影響不如溫度顯著。(3)城市化對相對濕度變化影響城市化使城市站相對濕度呈下降趨勢,城市化作用顯著。年和四季相對濕度UMR序列均呈下降趨勢,夏季和秋季下降更明顯,城市呈現(xiàn)逐步“干島化”。在空間分布上,中西部城市密集區(qū)相對濕度下降趨勢更明顯,變的更“干”,為相對濕度變化趨勢的高值區(qū);南部和北部鄉(xiāng)村站相對濕度呈較弱的下降趨勢,為相對濕度下降趨勢的低值區(qū)。(4)城市化對風(fēng)速變化影響城市化使城市站平均風(fēng)速呈下降趨勢,城市化作用顯著。年和四季平均風(fēng)速UMR序列均為減少的趨勢,城市化有使城市站風(fēng)速減小的作用。在空間分布上,中西部城市密集地區(qū)平均風(fēng)速的減少趨勢更明顯,為平均風(fēng)速變化趨勢的高值區(qū),南部和北部鄉(xiāng)村站平均風(fēng)速的減少趨勢較小,為變化趨勢的低值區(qū)。(5)城市發(fā)展綜合指數(shù)反映的城市化對氣象要素的影響城市化發(fā)展綜合指數(shù)與氣溫的擬合效果最好,相對濕度和風(fēng)速次之,降水效果最差。說明城市化對氣溫影響最明顯,對相對濕度和風(fēng)速影響次之,對降水影響較小。城市化對氣候的影響在一定程度上符合環(huán)境庫茲涅茨曲線。這與利用“UMR法”得到的城市化對氣象要素影響的結(jié)論基本一致。
【圖文】：

邋Ｓ邋ＴＨＥＳＩＳ逡逑１．６技術(shù)路線逡逑本文的技術(shù)路線如圖１．１所示：逡逑ｆ￣均一化處理邐建立數(shù)據(jù)集邐＾逡逑氣象觀測數(shù)據(jù)邐衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)邐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)邐相關(guān)文獻(xiàn)逡逑Ｖ邐邐邐邐邐邐邐）逡逑城郊站點(diǎn)分類逡逑趨勢分析逡逑ＵＭＲ方法逡逑武漢城市圈城市化氣候效應(yīng)分析逡逑氣溫時(shí)空￣邋￣降水時(shí)空￣邋｜相對濕度時(shí)邐￣風(fēng)速時(shí)空逡逑變化分析邐變化分析邋空變化分析邋變化分析逡逑－Ｒ：邐邋邋＾逡逑ｒ武漢市氣候變ｉ與城市化模型構(gòu)建＾逡逑｜相關(guān)分析ｈ邐逡逑＝：ｊ確定城市發(fā)展指數(shù)１邐ｒ？ｒ￣７ｚｚｚ＾ｒｎ逡逑主成分分析Ｊ１，邐邐＞逡逑、邐氣候要素邐Ｊ回歸分析１與城展胃型

２．１．３武漢城市圈自然地理概況逡逑武漢城市圈處在湖北省的東部，江漢平原的中東部，主要是平原和丘陵地形，逡逑東北部為桐柏山、大別山脈，東南部以幕阜山脈與江西為界，如圖２．２所示。逡逑？Ｉ：逡逑■ｆ逡逑Ｌ邐0邋２５邋５０邐１００Ｋｉｌｏｍｅｔｅｒｓ逡逑圖２．２武漢城市圈地形情況逡逑武漢城市圈位于典型的季風(fēng)氣候區(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，雨熱同期，逡逑夏季多雨炎熱，冬季濕潤稍冷。武漢城市圈的多年平均氣溫介于１６．５－１７．５°Ｃ之間，逡逑南部氣溫總體高于北部氣溫；夏熱冬冷，，夏季多年平均氣溫介于２７．０－２８．（ＴＣ之間，逡逑冬季多年平均氣溫介于４．９－６．３°Ｃ之間，春季氣溫變化多端，秋季的氣溫下降較快。逡逑武漢城市圈多年平均降水量介于Ｉｌ３０－Ｉ６００ｍｍ之間，由南向北呈遞減趨勢。四季降逡逑水量差別明顯，夏季降水量最多，為汛期，多年平均雨量介于４６０－６５０＿之間，冬逡逑季降水量最少，多年平均雨量介于ｌ２０－２００ｍｍ之間；其中，６月中旬到７月中旬存逡逑在一個(gè)月的降雨持續(xù)期
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：F299.27;P467

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本文編號(hào)：2666761