楊小山，姚靈燁，金濤，姜之點(diǎn)，彭立華，葉燕華

(1. 南京工業(yè)大學(xué) 建筑學(xué)院，南京 211816；2. 華南理工大學(xué) 建筑學(xué)院，廣州 510641)

城市熱島效應(yīng)(Urban Heat Island Effect)是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象，對(duì)城市居民的生活和工作及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要影響。傳統(tǒng)的城市熱島研究方法是分析“城市”與“郊區(qū)(鄉(xiāng)村)”之間的氣溫差異特征。Stewart等[1]對(duì)大量的城市熱島研究文獻(xiàn)梳理分析后指出，傳統(tǒng)的“城鄉(xiāng)二元法”研究城市熱島現(xiàn)象過(guò)于簡(jiǎn)單和模糊，一方面是對(duì)測(cè)點(diǎn)位置的選擇無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)且通常缺乏對(duì)測(cè)點(diǎn)周?chē)h(huán)境以及天氣條件的詳細(xì)描述；另一方面是無(wú)法科學(xué)深入地解釋城市因子與熱島強(qiáng)度之間的關(guān)系。對(duì)此，他們針對(duì)城市氣溫研究建立了一套客觀、標(biāo)準(zhǔn)、通用的城市局地?zé)釟夂蚍謪^(qū)(Local Climate Zone, LCZ)體系。

根據(jù)文獻(xiàn)[1]，一個(gè)LCZ分區(qū)定義為最小半徑200～500 m的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的物理特征(下墊面、空間形態(tài)、材料構(gòu)造及人類(lèi)活動(dòng)等)應(yīng)基本一致且分布均勻，在晴朗、微風(fēng)、少云的天氣條件下，同類(lèi)局地氣候分區(qū)表現(xiàn)出相似的氣溫特征。與傳統(tǒng)的“城鄉(xiāng)二元法”相比，LCZ分區(qū)方法定義清晰明確，劃分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范統(tǒng)一，更有利于理清城市各物理因子與氣溫時(shí)空分布之間的關(guān)系。LCZ分區(qū)方法已在歐洲、北美、日本、印度等地的多個(gè)城市得到檢驗(yàn)和應(yīng)用[2-4]，但這些城市在規(guī)模、形態(tài)、下墊面等方面與中國(guó)城市有較大不同。中國(guó)基于LCZ體系的城市熱島研究尚處于起步階段。林中立等[5]基于LCZ分類(lèi)體系，結(jié)合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)福州城市地表溫度進(jìn)行歸類(lèi)分析；劉琳等[6]利用LCZ方法對(duì)深圳華僑城的局地氣候進(jìn)行觀測(cè)，分析不同城市地表形態(tài)對(duì)局地?zé)釟夂虻挠绊?。以上研究結(jié)果初步表明，各LCZ分區(qū)的熱氣候與地塊特征參數(shù)有較強(qiáng)的相關(guān)性，顯示了LCZ方法的基本合理性及其在城市熱氣候研究方面的應(yīng)用潛力。本文嘗試將LCZ分區(qū)方法應(yīng)用于南京，檢驗(yàn)其合理性與適用性，并分析在夏季少云、弱風(fēng)的典型天氣條件下，南京城市局地氣溫時(shí)空變化特征。

1 研究方法

1.1 基于LCZ的南京城市氣溫觀測(cè)

南京(E 118°48′，N 32°49′)是長(zhǎng)三角地區(qū)特大城市，城區(qū)面積860 km2，人口超過(guò)800萬(wàn)。氣候特征為夏熱冬冷，全年日平均溫度在28.6 ℃(7月)至2.2 ℃(1月)之間[7]。南京地形包括山、丘陵、平原、河流和湖泊。長(zhǎng)江流經(jīng)城區(qū)的西側(cè)和北側(cè)；市區(qū)內(nèi)面積較大的水體有玄武湖、莫愁湖和秦淮河；主要城區(qū)位于長(zhǎng)江南側(cè)，地勢(shì)較平坦，海拔在3～21 m之間，多為密集建筑區(qū)；城市周邊主要為平坦的農(nóng)業(yè)用地[8]。

局地氣候分區(qū)(LCZ)的基本類(lèi)型包含10個(gè)建成環(huán)境型(built types，LCZ 1～10)和7個(gè)自然環(huán)境型(land cover types，LCZ A～G)，共17類(lèi)LCZ類(lèi)型[1]。結(jié)合定性和定量?jī)煞矫鎯?nèi)容來(lái)判斷一個(gè)地塊所屬的LCZ類(lèi)型。定性方面是指通過(guò)檢視衛(wèi)星影像和實(shí)景照片及實(shí)地調(diào)查等方法分析地塊的形態(tài)和功能；定量方面是根據(jù)地塊特征參數(shù)值所處的范圍劃分LCZ類(lèi)型，特征參數(shù)包括：天空視角系數(shù)、高寬比、平均建筑高度、地表粗糙等級(jí)、建筑密度、透水/不透水地面面積比、地表熱導(dǎo)納、地表反射率、人為熱通量這10個(gè)與地塊熱環(huán)境密切相關(guān)的指標(biāo)，分別表征了地塊的空間形態(tài)、地表覆蓋、材料構(gòu)造和人類(lèi)活動(dòng)等物理屬性。

LCZ地塊的挑選過(guò)程分為兩步：1)根據(jù)文獻(xiàn)[1]的示例，通過(guò)查看衛(wèi)星影像、實(shí)景照片及實(shí)地調(diào)查等方法，初步選出若干LCZ地塊，各地塊的空間形態(tài)、下墊面、建筑功能、材料構(gòu)造和植被覆蓋情況等作為L(zhǎng)CZ分類(lèi)的補(bǔ)充信息；2)計(jì)算出所選各地塊的特征參數(shù)值，確定各地塊的LCZ類(lèi)型。地塊各特征參數(shù)計(jì)算方法如下：基于文獻(xiàn)[9]的方法，利用Google Earth影像中的建筑陰影長(zhǎng)度來(lái)推算建筑高度；街谷高寬比、建筑密度、透水/不透水地面面積比例等通過(guò)在高分辨率衛(wèi)星影像上手動(dòng)描圖并統(tǒng)計(jì)獲得；天空視角系數(shù)(Sky View Factor, SVF)利用德國(guó)三維微氣候軟件ENVI-met[10]對(duì)地塊建模計(jì)算得出；樹(shù)高通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)抽樣測(cè)量計(jì)算。地表熱導(dǎo)納、反射率、人為熱通量這3個(gè)參數(shù)由于缺少數(shù)據(jù)未能得出。

通過(guò)上述方法，選擇了12個(gè)不同類(lèi)型的LCZ地塊進(jìn)行長(zhǎng)期氣溫觀測(cè)。所選12個(gè)LCZ地塊分布于南京中心城區(qū)至郊區(qū)。表1列出所選12個(gè)LCZ地塊的類(lèi)型、衛(wèi)星圖像、實(shí)地照片及特征參數(shù)值。其中：有3個(gè)地塊的空間形態(tài)和特征參數(shù)值未完全符合任何單一LCZ類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)文獻(xiàn)[1]中LCZ主類(lèi)組合子類(lèi)的分類(lèi)方法，將這3個(gè)地塊分別命名為L(zhǎng)CZ 2E、LCZ 32和LCZ 65(下標(biāo)代表次級(jí)LCZ類(lèi)型)。

在每個(gè)LCZ地塊的核心區(qū)(半徑100 m范圍內(nèi))設(shè)置3個(gè)固定觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)安裝一個(gè)帶原裝防輻射罩的HOBO溫濕度自記儀(型號(hào)U23-001，精度±0.2 ℃，產(chǎn)地：美國(guó))。自記儀固定于路燈桿上，距地2.3～2.7 m。自記儀采樣頻率為1次/h，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在儀器內(nèi)存中，每隔數(shù)月去測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)下載數(shù)據(jù)。為更準(zhǔn)確全面地反映地塊的空間溫度值，以每個(gè)LCZ地塊核心區(qū)3個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均溫度值作為該LCZ地塊的溫度代表值?，F(xiàn)階段已有的數(shù)據(jù)時(shí)段為2016-07-21至2016-09-15，涵蓋南京主要夏季時(shí)段。

表1 所選LCZ地塊的城市形態(tài)和特征參數(shù)值Table 1 Values of geometric and surface cover properties for the selected local climate zones

續(xù)表1

注：aH/W為街谷或建筑間的平均高寬比；SVF為地面平均天空視角系數(shù)(Sky View Factor)；BSF為建筑密度(Building Surface Fraction)；ISF為不透水地面面積比(Impervious Surface Fraction)；HRE為建筑按投影面積加權(quán)的平均高度(Height of Roughness Elements)。*該值偏離對(duì)應(yīng)LCZ類(lèi)型給定的特征參數(shù)值范圍。

1.2 典型氣象日選取

少云弱風(fēng)的天氣條件適合城市熱島效應(yīng)的發(fā)展。采用Oke提出的天氣因子ΦW(weather factor)[11]來(lái)甄選出具有少云、弱風(fēng)天氣特征的典型氣象日

ΦW=u-1/2(1-kn2)

(1)

式中：u為風(fēng)速，m/s；n為云量，%；系數(shù)k根據(jù)云的種類(lèi)取值[12]。ΦW=0代表無(wú)熱島效應(yīng)，ΦW=1表明有最大的熱島效應(yīng)。逐時(shí)風(fēng)速來(lái)源于國(guó)家南京氣象站，逐時(shí)云量和云的種類(lèi)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局氣象數(shù)據(jù)中心[13]。甄選標(biāo)準(zhǔn)：1)排除降雨日及其后2 d(消除降雨的影響)；2)計(jì)算夜間時(shí)段(18:00—06:00)每小時(shí)的ΦW值，再求其平均值，選取ΦW≥0.7的天數(shù)[2]。對(duì)于研究時(shí)段(7月21日—9月15日)，共有17 d符合甄選標(biāo)準(zhǔn)(7月5 d，8月7 d，9月5 d)。

2 結(jié)果分析

在結(jié)果分析前，進(jìn)行以下概念界定：1)將代表典型郊區(qū)形態(tài)的地塊LCZ D(低矮植被區(qū))作為比較基準(zhǔn)，將熱島強(qiáng)度定義為其他LCZ類(lèi)型與LCZ D之間的氣溫差，例如ΔTLCZ 1-D表示LCZ 1(緊湊高層建筑區(qū))與LCZ D之間的氣溫差；2)以下分析中的一日是指08:00—07:00(次日)，原因是該時(shí)段涵蓋了一個(gè)完整的“白天升溫-夜間降溫”熱過(guò)程。

2.1 熱島強(qiáng)度日變化特征

前人研究顯示[12]：在少云弱風(fēng)的天氣條件下，城市熱島強(qiáng)度一般在日落后迅速增加，日落后3～5 h達(dá)到最大值，然后減小，日出后熱島效應(yīng)逐漸消失，甚至?xí)霈F(xiàn)“弱冷島”現(xiàn)象。選取2016年8月29日—31日期間LCZ 1、4、9、G地塊來(lái)觀察熱島強(qiáng)度及氣溫的日變化特征(見(jiàn)圖1)。該時(shí)段天氣特征為晴朗弱風(fēng)，天氣因子平均值是0.8，是適合熱島效應(yīng)發(fā)展的典型氣象日。從12個(gè)LCZ地塊中選擇LCZ 1、4、9、G地塊進(jìn)行分析的原因是：LCZ 1、4、9地塊分別代表了城市化強(qiáng)度由高到低的水平(由緊湊高層建筑區(qū)到稀疏建筑區(qū))；LCZ G-水體則通常被認(rèn)為是可以緩解熱島效應(yīng)的因素。

圖1 2016年8月29—31日，LCZ 1、4、G地塊的逐時(shí)熱島強(qiáng)度

由圖1(a)可知，所選地塊在19:00—07:00期間均出現(xiàn)了熱島現(xiàn)象，在10:00—17:00期間均出現(xiàn)了冷島現(xiàn)象，熱島強(qiáng)度明顯大于冷島強(qiáng)度，日變化規(guī)律清晰。

在19:00—07:00期間，各地塊熱島強(qiáng)度變化規(guī)律與前人的研究結(jié)論[12]一致，即日落后迅速增加，日落后3～5 h達(dá)到最大值，然后逐漸減小。其中，LCZ 1(緊湊高層建筑區(qū))的最大熱島強(qiáng)度達(dá)5.2 ℃，大多數(shù)時(shí)刻LCZ 1的熱島強(qiáng)度顯著高于LCZ 4(開(kāi)敞高層建筑區(qū))，反映了城市化強(qiáng)度越高則熱島效應(yīng)越強(qiáng)的規(guī)律。值得注意的是，LCZ G(水域區(qū))在19:00—07:00期間也出現(xiàn)了明顯的熱島現(xiàn)象，最大熱島強(qiáng)度達(dá)2.7 ℃。其原因是：水的比熱容大，熱穩(wěn)定性高，日落后水體表面溫度的下降速度較慢，使得鄰近空氣的溫度下降亦較慢，從而形成熱島效應(yīng)。Yang等[14]在廣州的夏季實(shí)測(cè)結(jié)果間接說(shuō)明了這一點(diǎn)：日落后水體表面溫度開(kāi)始高于草地表面溫度，0:00后水體表面溫度開(kāi)始高于空氣溫度(即向鄰近空氣輸出熱量)，上述狀態(tài)持續(xù)至第2天日出。

在10:00—17:00期間，地塊LCZ 1、4、G的冷島強(qiáng)度先逐漸增加，在午間達(dá)到最大值，然后逐漸減小。其中，LCZ G的冷島強(qiáng)度高于其余兩個(gè)地塊，最大冷島強(qiáng)度達(dá)2.4 ℃，說(shuō)明水體白天的降溫效果顯著。有研究也報(bào)告了與地塊LCZ 1、4類(lèi)似的“城市日間冷島現(xiàn)象”[15-16]，并將形成這一現(xiàn)象的可能原因歸結(jié)為街谷的遮陰作用[17]；有研究[18]從大氣邊界層的角度提出另一個(gè)可能原因：城區(qū)大氣邊界層的厚度通常顯著大于郊區(qū)，上午升溫過(guò)程中城區(qū)所需加熱的邊界層大氣總體積量大于郊區(qū)，從而導(dǎo)致城區(qū)比郊區(qū)升溫慢，形成冷島效應(yīng)?？偟膩?lái)說(shuō)，與城市熱島研究相比，對(duì)城市冷島的形成原因和機(jī)理研究仍相對(duì)較少，有待進(jìn)一步深入研究。

從圖1(a)可以看出，從日落到日出后約2 h期間，各地塊之間的氣溫差異明顯，LCZ 1的氣溫最高，LCZ G的氣溫與LCZ 4相近，LCZ 9和LCZ D的氣溫接近并最低；日出后2 h到日落期間，各地塊的氣溫差異相對(duì)較小。值得注意的是，LCZ 9(稀疏建筑區(qū))與LCZ D(低矮植被區(qū))全天氣溫均相近，這是因?yàn)長(zhǎng)CZ 9的物理特征參數(shù)值與LCZ D接近(見(jiàn)表1)，這與LCZ分區(qū)理論中“相近或同類(lèi)局地氣候分區(qū)應(yīng)表現(xiàn)出相似的氣溫特征”這一規(guī)律相符。

2.2 平均熱島強(qiáng)度

從熱島強(qiáng)度日變化特征可以看出，熱島效應(yīng)一般在夜間0:00前后1～2 h的時(shí)段內(nèi)較顯著，冷島效應(yīng)一般在午間12:00前后1～2 h的時(shí)段內(nèi)較顯著，故分別分析夜間22:00—02:00和日間10:00—14:00這兩個(gè)時(shí)段內(nèi)各LCZ地塊的平均熱島(冷島)強(qiáng)度。

圖2 南京夏季(2016-07-21—2016-09-15)17個(gè)典型氣象日的平均熱島強(qiáng)度(ΔTLCZ X-D)箱線圖Fig. 2 Box plots of mean heat island magnitudes

圖2(a)為所選17個(gè)典型氣象日各LCZ地塊的夜間(22:00—02:00)平均熱島強(qiáng)度(ΔTLCZ X-D)箱線圖。由圖可知：各LCZ地塊的夜間熱島強(qiáng)度差異明顯，緊湊建筑區(qū)(LCZ 1、2E、32)的熱島強(qiáng)度趨于最高，平均為3.3～3.4 ℃；其次是開(kāi)敞建筑區(qū)和大型低層建筑區(qū)(LCZ 4、5、8)，熱島強(qiáng)度平均值為2.1～2.8 ℃；開(kāi)敞且綠地率較高的地塊(LCZ 65、9)的熱島強(qiáng)度相對(duì)較小，平均為0.4～1.2 ℃；LCZ 10(重工業(yè)區(qū))由于石化廠生產(chǎn)時(shí)釋放大量廢熱，造成該地塊的夜間熱島強(qiáng)度較大，平均為3.1 ℃，接近LCZ 1的熱島強(qiáng)度水平；LCZ A(稠密樹(shù)木區(qū))的夜間平均熱島強(qiáng)度為-0.1 ℃，并沒(méi)有表現(xiàn)出較強(qiáng)的冷島效應(yīng)，原因是夏季濃密樹(shù)冠對(duì)地面長(zhǎng)波輻射的遮擋以及稠密樹(shù)林帶來(lái)的通風(fēng)不暢一定程度地降低了夜間冷卻速率；LCZ G(水域區(qū))的夜間熱島效應(yīng)顯著，平均熱島強(qiáng)度為2.2 ℃，原因見(jiàn)上節(jié)分析。

圖2(b)為所選17個(gè)典型氣象日各LCZ地塊的午間(10:00—14:00)平均熱島強(qiáng)度(ΔTLCZ X-D)箱線圖。觀察到屬于城市形態(tài)的各LCZ地塊(LCZ 1～10)的熱島效應(yīng)不顯著，平均強(qiáng)度最大值為1.2 ℃(LCZ 32)，各地塊之間的差異也較??；LCZ A與LCZ G在午間有一定的降溫效果，均出現(xiàn)了弱冷島現(xiàn)象，平均熱島強(qiáng)度均為-0.5 ℃。

2.3 日最高/最低溫度差異

圖3 南京夏季(2016-07-21—2016-09-15)17個(gè)典型氣象日期間各LCZ地塊與LCZ D的日最高/最低氣溫差值箱線圖Fig. 3 Box plots of differences in daily maximum

圖3為所選17個(gè)典型日各LCZ地塊與LCZ D之間的日最高/最低氣溫差值(ΔTmaxLCZ X-D/ΔTminLCZ X-D)。由圖可知：各LCZ地塊與LCZ D之間的日最低氣溫差異顯著高于日最高氣溫差異。除LCZ A外其余各LCZ地塊與LCZ D的平均日最低氣溫差異在0.9～3.0 ℃之間，其中LCZ 1、2E、32(緊湊建筑區(qū))以及LCZ 10與LCZ D的平均日最低氣溫差值最大；需要注意的是LCZ G與LCZ D的平均日最低氣溫差異達(dá)2.0 ℃。日最低氣溫反映的是一個(gè)地塊該日最終可冷卻到的程度。代表郊區(qū)形態(tài)的LCZ D具有開(kāi)敞度高(SVF>0.9)、透水地面面積比例高(>90%)、通風(fēng)順暢(均為低矮植物)等特征，這些特征從長(zhǎng)波輻射散熱、被動(dòng)蒸發(fā)降溫和大氣平流等物理過(guò)程均強(qiáng)化了夜間降溫效果。與之相反，代表城市形態(tài)的各LCZ地塊的物理特征越不利于以上降溫過(guò)程，則日最低氣溫越高；水域區(qū)則由于其高熱穩(wěn)定性導(dǎo)致日最低氣溫亦較高。各LCZ地塊與LCZ D的平均日最高氣溫差異較小，在-0.4～1.3 ℃之間，說(shuō)明在白天氣溫較高時(shí)段，城區(qū)與郊區(qū)的差異不大；LCZ A和G表現(xiàn)出一定的降低日最高氣溫的效果。

2.4 升溫/冷卻率差異

城市熱島(冷島)效應(yīng)本質(zhì)上是由于城區(qū)-郊區(qū)之間的升溫/冷卻率差異引起的[12]，類(lèi)似的，不同LCZ類(lèi)型的升溫/冷卻率也存在差異，進(jìn)而引起局地氣溫的變化差異。圖4為所選17個(gè)典型氣象日期間LCZ 1、4、9、G、D地塊的平均逐時(shí)冷卻率。

圖4 南京夏季(2016-07-21—2016-09-15)17個(gè)典型氣象日期間LCZ 1、4、9、D、G地塊的平均逐時(shí)(08:00—07:00)冷卻率Fig. 4 Diurnal variation of the mean hourly cooling ratesfor LCZ 1, 4, 9, D, G for the 17 ideal

日升溫/冷卻率總體變化規(guī)律總結(jié)如下：1)氣溫上升階段:上午06:00—09:00期間，升溫率迅速增加，氣溫上升速度快；10:00—15:00期間，升溫率逐漸降低到接近0 ℃/h，氣溫逐步上升達(dá)到日最大值；2)氣溫下降階段:16:00—19:00期間，冷卻率迅速增加，氣溫下降速度快；20:00—06:00冷卻率逐漸降低到接近0 ℃/h，氣溫逐步降低至日最低值。

從各LCZ地塊之間的升溫/冷卻率差異來(lái)看，存在兩個(gè)差異較大的時(shí)段：第1個(gè)差異較大的時(shí)段是07:00—10:00,這一時(shí)段LCZ 1、4、G的升溫率顯著小于LCZ D，產(chǎn)生的后續(xù)影響是這3個(gè)LCZ地塊的氣溫開(kāi)始低于LCZ D，形成冷島效應(yīng)；第2個(gè)差異較大的時(shí)段是18:00—21:00,這一時(shí)段LCZ 1、4、G的冷卻率顯著小于LCZ D，產(chǎn)生的后續(xù)影響是這3個(gè)地塊的氣溫逐漸高于LCZ D，形成熱島效應(yīng)并逐漸增強(qiáng)?？偟膩?lái)說(shuō)，相較于其他LCZ地塊，LCZ D升溫快降溫也快。

圖4所展現(xiàn)的各LCZ地塊升溫/冷卻率差異日變化特征與圖1所展示的熱島強(qiáng)度日變化特征形成了清晰的對(duì)應(yīng)關(guān)系，一定程度地解釋了熱島強(qiáng)度日變化規(guī)律，但更深層次的物理過(guò)程和機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索。LCZ 9(稀疏建筑區(qū))的升溫/冷卻率全天與LCZ D相近，這是因?yàn)閮蓚€(gè)地塊的物理特征參數(shù)值相近。

3 討論

如何緩解熱島效應(yīng)是城市規(guī)劃與城市設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，這需要加強(qiáng)城市氣候研究與規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)踐之間的聯(lián)系[19]。LCZ分區(qū)方法初步建立了地塊特征參數(shù)(空間形態(tài)、地表特征、材料構(gòu)造、人為熱等)與局地?zé)岘h(huán)境之間的明確聯(lián)系，為城市氣候?qū)右?guī)劃設(shè)計(jì)提供了新思路?，F(xiàn)根據(jù)上一節(jié)的分析結(jié)果，嘗試提出一些針對(duì)城市規(guī)劃、城市設(shè)計(jì)以及城市更新改造的思考。

1)可將LCZ分區(qū)方法應(yīng)用于城市環(huán)境氣候圖的繪制。通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，不同LCZ類(lèi)型的地塊可形成穩(wěn)定、規(guī)律的熱島強(qiáng)度變化特征，與其他學(xué)者[2-4]在歐洲、北美、日本等地應(yīng)用LCZ方法得出的研究結(jié)論基本一致。因此，可將LCZ分區(qū)方法應(yīng)用于城市環(huán)境氣候圖的繪制，輔助評(píng)估城市設(shè)計(jì)、小區(qū)規(guī)劃、街區(qū)更新對(duì)局地?zé)釐u強(qiáng)度的影響，為制定相應(yīng)的緩解措施提供參考。

2)可從提高地塊的透水下墊面比例和開(kāi)敞度這兩個(gè)方面來(lái)降低局地?zé)釐u強(qiáng)度。研究結(jié)果表明，地塊的建筑群緊湊度和不透水下墊面比例越高，則熱島效應(yīng)越強(qiáng)，例如：緊湊建筑區(qū)(LCZ 1、2E、32)的熱島強(qiáng)度平均大于3 ℃；開(kāi)敞建筑區(qū)(LCZ 4、5)的熱島強(qiáng)度平均大于2 ℃；開(kāi)敞且綠地率較高的地塊(LCZ 65、9)的熱島強(qiáng)度相對(duì)較小，平均為0.4～1.2 ℃。故對(duì)于高硬地面比例的緊湊建成區(qū)，在進(jìn)行更新改造時(shí)，應(yīng)考慮通過(guò)采用透水鋪裝、發(fā)展屋頂綠化等方式增加地塊的透水面積比，此外，應(yīng)盡量開(kāi)辟一定數(shù)量的小公園和小廣場(chǎng)并分散布置，以提高地塊的平均開(kāi)敞度。

3)可將LCZ分區(qū)方法與城市通風(fēng)設(shè)計(jì)相結(jié)合。研究結(jié)果表明，不同類(lèi)型LCZ地塊的夜間熱島強(qiáng)度差異顯著，且地塊特征差異越大則氣溫差值也越大。由于空氣總是從冷的區(qū)域向熱的區(qū)域流動(dòng)且溫差俞大流動(dòng)驅(qū)動(dòng)力俞強(qiáng)，在城市規(guī)劃時(shí)可考慮將特征差異較大的地塊相鄰或交錯(cuò)布置，以加強(qiáng)城市內(nèi)部不同地塊之間的空氣交換效率，改善通風(fēng)，充分利用熱島強(qiáng)度較低的LCZ類(lèi)型的夜間冷卻效應(yīng)。

4)應(yīng)綜合全面考慮水體的熱效應(yīng)。通常水體被視為緩解城市熱島效應(yīng)的有利元素，觀測(cè)結(jié)果則表明水域區(qū)(LCZ G)白天降溫效果較好但夜間熱島效應(yīng)明顯，因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)需綜合全面地考慮水體的熱效應(yīng)，以便更加合理地布置水體。

4 結(jié)論

城市局地氣候分區(qū)(Local Climate Zone, LCZ)是一套用于城市氣溫研究的客觀、標(biāo)準(zhǔn)、通用的局地?zé)釟夂蚍诸?lèi)方法。根據(jù)LCZ分區(qū)方法，選取分布于南京中心城區(qū)至郊區(qū)的12個(gè)不同類(lèi)型的LCZ地塊進(jìn)行氣溫觀測(cè)，初步檢驗(yàn)了LCZ方法的合理性與適用性。對(duì)南京夏季晴朗、少云、弱風(fēng)的典型天氣條件下所選LCZ地塊的局地氣溫時(shí)空變化特征進(jìn)行了分析，分析內(nèi)容包括熱島強(qiáng)度日變化特征、平均熱島強(qiáng)度、日最高/最低溫度差異和地塊升溫/冷卻率差異，得出結(jié)論如下：

1)各LCZ地塊的熱島強(qiáng)度在日落后迅速增加，日落后3～5 h達(dá)到最大值，然后逐漸減小，變化規(guī)律與前人的研究結(jié)論一致；午間時(shí)段，各LCZ地塊出現(xiàn)弱冷島效應(yīng)；各LCZ地塊的日最低氣溫差異顯著高于日最高氣溫差異，反映出各地塊該日最終可冷卻到的程度存在較大差異；各LCZ地塊的熱島強(qiáng)度及氣溫日變化規(guī)律與地塊的升溫/冷卻率變化特征相吻合。

2)不同類(lèi)型LCZ地塊的夜間平均熱島強(qiáng)度差異明顯，地塊的建筑群緊湊度和不透水下墊面比例越高則熱島效應(yīng)越強(qiáng)，強(qiáng)度值與地塊物理特征有較強(qiáng)的相關(guān)性。其中，緊湊建筑區(qū)(LCZ 1、2E、32)的熱島強(qiáng)度趨于最高，平均大于3 ℃；其次是開(kāi)敞建筑區(qū)和大型低層建筑區(qū)(LCZ 4、5、8)，平均大于2 ℃，開(kāi)敞且綠地率較高的地塊(LCZ 65、9)熱島強(qiáng)度較小，平均為0.4～1.2 ℃；LCZ 10(重工業(yè)區(qū))的熱島強(qiáng)度與LCZ 1(緊湊高層建筑區(qū))相當(dāng)。

3)水體和樹(shù)林一般被視為緩解城市熱島效應(yīng)的有利元素，觀測(cè)結(jié)果表明：水域區(qū)(LCZ G)在白天有較好的降溫效果，但夜間熱島效應(yīng)顯著；稠密樹(shù)木區(qū)(LCZ A)在全天均有一定的降溫效果。