石河子热岛效应和通风廊道气候分析

（新疆石河子气象局，新疆石河子市，832000） 蒲云锦

城市热岛效应是指城市气温比郊区高的现象，随着城市规模的迅速扩大，城市的热岛效应越来越明显[1-4]。热岛效应的形成，一方面是城市工业的高度集中，工厂排放的煤灰、粉尘、二氧化碳，工业锅炉产生的热量、废气，汽车尾气以及居民消耗的能源气体覆盖在城市上空，它们善于吸收长波辐射，增加温度。另一方面现代城市规模扩大，高楼林立，植被破坏，而水泥建筑、马路热容量小，吸热能力强，这些都使得城市温度居高不下，城市白天大量吸热，夜晚持续散发热量，造成市区温度降不下来。加上人口密集，家庭中大量使用电冰箱、微波炉、空调等家电，对城市热岛都起着推波助澜的作用。

城市大气污染日益严重，城市通风廊道有利大气污染物的扩散，改善大气环境[5-9]。城市通风廊道是以提升城市的空气流动性、缓解热岛效应和改善人体舒适度为目的，为城区引入新鲜冷湿空气而构建的通道。城市通风廊道主要作用有：①减轻城市内大气污染。城市内工业工厂在生产的过程中会排放出大量的有毒有害气体，对城市的空气造成严重的污染，大量汽车尾气排放也是重要的污染源。合理规划城市通风廊道，保持畅通的空气流动通道能及时排除城市内污染气体，改善城市人居环境；②能够降低城市流行性疾病发生率。非常多的传染性疾病的传播媒介就是空气，进行合理规划城市通风廊道，使储备空间的新鲜空气不断的流入城市内部，抑制有害病菌的扩散；③降低城市的热岛效应。我国很多城市出现热岛效应，建筑群中产生的热能量不能及时排除，合理的规划城市通风廊道可以很大程度地降低热岛效应。

通风廊道建设目的是提高城市通风能力，所以廊道走向要与城市主导风向一致。影响通风廊道走向的主要因素是风向，尤其是风速在0.3～3.3m/s之间的软轻风。本文从城市热岛效应和通风廊道这两方面进行统计分析。

1 材料与方法

1.1 数据

城市热岛效应选用本次选取石河子城区站（高中城站）和郊区站（乌兰乌苏站），时间尺度为2016～2021 年近6年的月平均气温和季平均气温资料。城市通风廊道选用石河子市站2010～2021 年近12年逐小时2min风向风速自动观测数据。

1.2 热岛强度等级划分

根据《城市热岛效应评估技术指南（第1版）》[17]将热岛强度Ht划分为五个等级（Ht≤0.5，0.5＜Ht≤1.5，1.5＜Ht≤2.5，2.5＜Ht≤3.5，Ht＞3.5），对应的表述是无、弱、中等、强、极强（见表1）。

表1 热岛强度等级划分

本次选取城区站（高中城站）和郊区站（乌兰乌苏站）近6 年的月平均气温资料。由公式：Ht=Te-Ts算出热岛强度值得出下表。其中Ht是热岛强度，Te是城区月平均温度，Ts是郊区月平均温度。

从表2 可以看出：通过分析2016～2021 年近6年热岛强度值，2016 年2 月、8 月和9 月热岛强度等级为中等；2017年7月和9月热岛强度等级为中等；2018 年8 月和12月热岛强度等级为中等；2019 年7月和8 月热岛强度为中等；其余月份热岛强度为弱或无。6 年中7 月到9 月热岛强度大部分为中等。而6年的年平均热岛强度等级均为弱。

表2 月热岛强度

表3 是城区站和郊区站季节热岛强度值，除2019年夏季热岛强度等级为中等，其它热岛强度等级均为弱等级。

表3 季热岛强度

从上述城区站与郊区站的对比数据可看出，不同月份、不同季节和不同年份，无热岛效应和弱等级热岛强度占比例较大，热岛强度等级为中等的占比例较小；中等热岛强度主要集中在7～9 月，为盛夏至初秋时段。

1.3 软轻风

风速在0.3～3.3m/s之间的风称为软轻风，石河子软轻风出现频率占所有风速的87%，所以分析软轻风尤为重要。

1.3.1 软轻风年风频

依据《气候可行性论证规范城市通风廊道》QX/T 437-2018[9]做以下分析论证。

选用2010～2021 年逐小时2 分钟风向风速自动观测数据，筛选出风速在0.3～3.3m/s之间的软轻风，统计分析（图1）显示，近12 年石河子软轻风风向频率以西南偏南方向的风居多，风向频率9.9%，次之为西南风，风向频率9.1%。主导风向为西南偏南风。

图1 石河子2010～2021年逐小时2分钟软轻风定时风向玫瑰图

1.3.2 软轻风季风频

石河子四季中春秋季以东北偏东风居多，其次是西南偏南风；夏季以西南偏南和西南风居多，其次是东北偏东风；冬季西北偏西风居多，其次是西南偏南风。

综合分析：春秋季风频较为接近，除冬季外其他季节均有准西南-东北走向的风，冬季则西北偏西风频率较高。

1.3.3 软轻风白天夜间风频

白天和夜间风向频率（图2）显示，石河子白天西北偏西风居多，夜间则西南偏南风为主。

图2 石河子2010～2021白天和夜间2分钟软轻风风向玫瑰图

2 城市通风廊道规划建议

城市主通风廊道宜贯穿整个城市，应沿低地表粗糙度区域和通风潜力较大的区域进行规划，应连通绿源与城市中心、郊区通风量大与城区通风量小的区域，打通城市中心通风量弱、热岛强度强的区域。在用地上，除增加通风廊道用地外，宜依托城市现有交通干道、河道、公园、绿地、高压线走廊、相连的休憩用地以及其他类型的空旷地作为廊道载体。

由软轻风和城市热岛效应分析，城市建设应沿城市主导风向规划建筑物走向。由于探测手段及技术难度限制，通风廊道的规划还有待完善，应在城市用地现状或规划图上利用地理信息技术叠加背景风况、通风潜力、通风量、城市热岛强度、绿源空间分布，在城市总体规划或区域规划层面（结合生态安全格局构建）确定城市主通风廊道和次通风廊道。通过与相关部门研讨，对廊道走向、宽度、边界等加以完善，确定最终的通风廊道规划方案。

3 结语

石河子2016 年2 月、8 月和9 月热岛强度等级为中等，2017 年7 月和9 月热岛强度等级为中等，2018 年8 月和12月热岛强度等级为中等，2019 年7月和8 月热岛强度为中等，其余月份热岛强度为弱或无，石河子6 年的年平均热岛强度等级均为弱。石河子软轻风出现频率占所有风速的87%，年软轻风风向频率以西南偏南方向的风居多，石河子四季中春秋季以东北偏东风居多，夏季以西南偏南和西南风居多，冬季西北偏西风居多，石河子白天软轻风以西北偏西风居多，夜间则西南偏南风为主。