全 文 ：1961—2007 年海口市气候环境变化及其对
城市发展的响应*
唐少霞摇 赵从举**摇 袁建平摇 毕摇 华摇 赵志忠摇 兰薪荣
(海南师范大学地理与旅游学院, 海口 571158)
摘摇 要摇 基于海口市 1961—2007 年的气象资料以及 1989—2007 年的城市化水平,对海口市
气候环境变化及其与城市化水平的关系进行了分析. 结果表明:与 1961—1990 年相比,海口
市 1995—2007 年气温呈明显的增高态势,年均增温 0郾 93 益;而相对湿度则明显降低,年均湿
度降低了 3% ;海口市年均气温、年均相对湿度与城市化水平分别呈显著和极显著相关,说明
城市化较好地解释了近 20 年来海口市气候要素的变化.海口城市的发展,不仅改变了气候环
境要素,而且影响了大气环境质量,使酸雨次数增加、年均酸雨 pH值降低.
关键词摇 城市化摇 气温摇 相对湿度摇 酸雨摇 海口
文章编号摇 1001-9332(2010)10-2721-06摇 中图分类号摇 P463. 3摇 文献标识码摇 A
Climatope change and its relations with city development of Haikou City in 1961 -2007.
TANG Shao鄄xia, ZHAO Cong鄄ju, YUAN Jian鄄ping, BI Hua, ZHAO Zhi鄄zhong, LAN Xin鄄rong
(School of Geography and Tourism, Hainan Normal University, Haikou 571158, China) . 鄄Chin. J.
Appl. Ecol. ,2010,21(10): 2721-2726.
Abstract: Based on the 1961-2007 meteorological data of Haikou City and its urbanization level in
1989-2007, this paper studied the climatope change and its relations with city development of the
City. In 1995-2007, the mean annual air temperature in Haikou had an obvious increase, with an
increment of 0郾 93 益·a-1, while the mean annual relative humidity decreased obviously, with a
decrement of 3% per year, compared with those in 1961-1990. Both the mean annual air tempera鄄
ture and the mean annual relative humidity had significant correlations with the urbanization level of
Haikou, suggesting that urbanization could better explain the recent 20 years variation of climate
elements in Haikou. The city development of Haikou not only changed the climatope elements, but
also affected the air quality, making the frequency of acid rain increased, and the mean annual acid
rain pH value decreased.
Key words: urbanization; air temperature; relative humidity; acid rain; Haikou.
*国家自然科学基金项目(40961033)、海南省自然科学基金项目
(808153)、海南省教育厅项目(Hjkj2009鄄40)和海南省自然地理学重
点学科及教改项目(HSJG0628)资助.
**通讯作者. E鄄mail: congjuzh@ hainnu. edu. cn
2010鄄02鄄01 收稿,2010鄄08鄄02 接受.
摇 摇 近年来关于城市化对气候的影响已做了大量研
究,主要集中于利用气象资料[1-2]和遥感影像[3-4]以
及模型模拟等分析城市热岛时空变化[5-6]以及不同
天气条件下城市热岛特征的研究,并对城市热岛与
城市气候[7]、城市能耗[8]、城市化进程[9-10]以及应
对城市热岛的措施[11-13]等进行了探讨,但由于不同
地区城市建设规划和风格的巨大差异,导致各地区
因城市化所引起的气温、湿度等大气要素的变化强
度也存在较大差别.在某些地区,城市热岛效应不明
显,而有些地区的城市热岛效应却很强[14-16],如高
红燕等[17]研究结果表明,城市化的急剧扩展对西安
市气温的影响在春季较明显;任学慧等[18]通过对大
连城市绿地的小气候效应空间差异性研究认为,绿
地对改善城市气候具有空间差异性,在局地小范围
表现明显,而在城市区域上影响微弱;董明辉等[19]
认为,城市化过程对长沙市不同类型土地覆被格局
的影响存在明显差异;李丽光等[20]研究认为,城市
热岛强度与温度关系密切,气候变化对温度的影响
也会影响城市热岛强度,使城市化与热岛效应的关
系更复杂.
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 10 月摇 第 21 卷摇 第 10 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Oct. 2010,21(10): 2721-2726
海口市作为年轻的省会城市,近 20 年发展迅
速.本文将通过对建省前、后城市大气要素的对比分
析及建省后大气环境的分析,揭示海口城市发展对
城市气候环境的影响规律,为客观定量地估算城市
化的发展对区域气候环境的影响趋势提供依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
海 口 市 位 于 海 南 岛 北 部 ( 19毅 57忆 4义—
20毅5忆11义 N,110毅10忆18义—110毅41忆5义 E),地处低纬度
热带北缘,北部隔琼州海峡与雷州半岛相望.该区属
热带季风气候,年均气温 24郾 7 益,极端最高气温达
38郾 7 益,常年主导风向以东南季风和东北季风为主
(图 1).
1郾 2摇 数据来源
本研究所用的人口、城市绿化率及城市建筑物
覆盖面积、道路面积等数据源于 1989—2007 年海口
市年鉴、1989—2006 年海口农业统计年鉴及海南省
统计局资料,其中,城市硬化面积是建筑物覆盖面积
与道路面积之和;1961—1990 年海口市各月平均气
温和各月平均相对湿度以及 1988—2007 年海口市
年均气温和年均相对湿度分别源自文献 [21 ]、
1995—2007 年海口市年鉴和中国气象科学数据网,
其中,局部气象要素数据为研究期间实测所得,实测
所用的通风干湿温度表和轻便三杯风向风速仪(观
图 1摇 海口市常年主导风向玫瑰图
Fig. 1摇 Rose diagram of the common frequent wind direction in
Haikou City.
a)春季风频 Wind frequency in spring; b)夏季风频 Wind frequency in
summer; c)秋季风频 Wind frequency in autumn; d)冬季风频 Wind
frequency in winter.
测高度 1郾 5 m)当年在海南省气象部门做过年检.
1郾 3摇 数据处理
采用 Micrsoft Excel 软件对海口城市发展过程
中气候要素的变化趋势进行统计分析,并检验城市
下垫面变化对气温和相对湿度的影响程度;对海口
市建省前(1961—1990 年)、后(1995—2007 年)的
温度、湿度与同期城市化水平、城市硬化面积之间的
关系进行相关分析,并建立气候要素与城市化水平
的回归方程.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 海口市城市化水平
城市化一般指农业人口和土地向城市转化的现
象及过程,包括人口职业的转变,即由农业人口转为
非农业人口;产业结构的转变;第二、第三产业的比
重不断提高;土地及地域空间的变化,即由农业用地
转化为非农业用地,由较分散、密度较低的居住形式
转变为集中成片的、密度较高的居住形式,从与自然
环境接近的空间形态转变为以人工环境为主的空间
形态[22] .一个地区城市化水平的高低常用城镇人口
占总人口的比重来衡量,本文中的城市化水平即指
城镇人口占总人口的比重.
海口市常住人口数或户籍人口数自海南 1988
年建省以来呈持续增长态势,且 1999 年后的增长速
度明显提升(图 2).其中,农业人口数量相对稳定,
没有出现大幅波动,而非农业人口的数量则出现快
速增长趋势,1998 年海口市非农业和农业人口分别
为 58郾 32 万和 59郾 85 万,而 1999 年则分别为 64郾 41
万和 60郾 18 万,非农业人口首次超过农业人口,截至
2006 年市区常住人口达 176郾 68 万.
图 2摇 海口市人口的年变化
Fig. 2 摇 Annual variations of the population in Haikou City
(1990-2006).
玉:常住人口 Resident population; 域:户籍人口 Census register popula鄄
tion; 芋:非农业人口 Nonagricultural population; 郁:农业人口 Agricul鄄
tural population.
2272 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
摇 摇 自 1988 年海南建省办经济特区以来,海口市城
市化水平一直呈上升趋势,特别是 2000—2004 年
间,城市化水平的增幅最快,提高了近 7% (图 3).
2郾 2摇 城市化过程对海口市城市气候环境的影响
2郾 2郾 1 海口市大气污染物的变化摇 随着生产和生活
所排放废气、烟尘的不断增加(表 1),废气中所含的
二氧化硫极易导致酸雨 pH 均值出现超标现象[23] .
1991—2006 年海口市年均降水的 pH值经历了“酸鄄
非酸鄄酸冶3 个阶段(表 2).其中,1997—1999 年年均
降水的 pH > 5郾 60,未达到酸雨标准,是海口市自
1991 年以来酸雨污染最轻的 3 年;1991—1996 年和
2000—2006 年年均降水的 pH<5郾 60,均达到酸雨标
准,且自 2003 年后,年均降水 pH臆5郾 00. 1991—
2006 年海口市年均酸雨 pH 也经历了“强酸鄄弱酸鄄
强酸冶的变化趋势:1991—1994 年,由于没有强制执
行“企业的达标排放冶制度,期间的年均酸雨 pH 值
(臆4郾 0)达到强酸雨(pH<4郾 5)标准,表明此阶段是
海口市酸雨污染最严重的时期;1995—2002 年,除
1996 年酸雨 pH达到强酸雨外,其他年份酸雨均属
弱酸性,是海口市酸雨污染相对较轻的时期;2003—
2006年,在引入大量工业的同时,对环境管理出现
图 3摇 海口市城市化水平
Fig. 3摇 Level of urbanization of Haikou City (1990-2006).
表 1摇 海口市废气排量
Tab. 1 摇 Discharge of waste gas in Haikou City (2000 -
2006)
年份
Year
废气排放量
Emission of waste
gas (伊104 m3)
烟尘排放量
Emission of
dust ( t)
2000 81595 197
2001 76889 75
2002 87061 230
2003 94683 301
2004 134010 332
2005 89395 97
2006 105955 276
表 2摇 海口市降水和酸雨的 pH值年际变化[24]
Tab. 2摇 Annual variations of rain pH and acid rain pH in
Haikou City (1991-2001)
年份
Year
降水 pH年均值
Annual average
of rain pH
酸雨 pH年均值
Annual average
of acid rain pH
1991 3郾 90 3郾 60
1992 4郾 93 4郾 72
1993 4郾 34 3郾 99
1994 4郾 94 4郾 00
1995 5郾 19 4郾 69
1996 4郾 99 4郾 13
1997 6郾 10 4郾 96
1998 5郾 94 5郾 33
1999 5郾 73 4郾 80
2000 5郾 54 4郾 64
2001 5郾 25 4郾 66
2002 5郾 54 4郾 70
2003 4郾 84 4郾 40
2004 4郾 80 4郾 32
2005 4郾 70 4郾 13
2006 5郾 00 4郾 24
缺失,使年均酸雨 pH 值再次突破 4郾 5,达到强酸雨
标准.尽管海口所处的地理位置有利于污染物的扩
散和稀释,但随着城市化程度的加剧,最近 10 多年
来海口市的酸雨呈现上升势头.
2郾 2郾 2 海口城市下垫面性质和结构的变化摇 城市化
对气候环境的影响主要是城市高密度的人群居住、
建设用地的快速扩张、交通运输的迅速蔓延、生产和
生活活动产生的城市热岛效应等多要素综合作用的
结果[25] .海南自 1988 年建省办经济特区以来,海口
城市规模高速发展,人口急剧增加,城郊大量农田被
建筑物所代替,城区房屋建筑面积、住宅建筑面积及
铺装的道路面积都处于快速上升的态势(图 4),尤
其是 2002—2003 年间的增长速度达到顶峰,2001
年研究区住宅面积、房屋建筑面积和道路面积分别
图 4摇 海口城市建筑面积的变化
Fig. 4 摇 Change of construction area in Haikou City (1987 -
2006).
327210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 唐少霞等: 1961—2007 年海口市气候环境变化及其对城市发展的响应摇 摇 摇 摇 摇
环比增长 8% 、6%和 2% ,而 2002 年则分别环比增
长 42% 、35%和 27% ,2003 年分别环比增长 46% 、
41%和 23% [23] .
摇 摇 为了检验不同下垫面对气候要素的影响程度,
2009 年 7 月 4—8 日,采用通风干湿温度表和轻便
三杯风向风速仪,选择两个对比组进行为期 5 d、每
天 7 次的同步观测,观测期间天气形势稳定、晴间多
云,第一对比组为:海口公园(植被茂密)和龙华路
东方广场(硬化路面宽广,没有植物遮挡,四周开
阔);第二对比组为:龙昆南路(远离海边)和西海岸
路(近海边). 结果显示,公园对气温有明显的降温
作用,而对湿度有明显的增湿作用,观测期间日均温
下降了 0郾 89 益,日均相对湿度上升了 5郾 7% (图 5);
而海边由于受海陆风的影响,日均温较市内低
0郾 75 益(图 6),观测期间,龙昆南路平均风速为 1郾 1
m·s-1,而西海岸的平均风速则为 1郾 54 m·s-1 . 范
丽雅等[10]研究结果也表明:加强绿化后,城区绝大
部分的气温明显下降,且城区下风向处的最大降温
幅度可达 1郾 6 益 .
2郾 2郾 3 海口城市气候要素的变化趋势 摇 海南 1988
年建省后,尤其是海南房地产开发高潮(1995 年)
后,海口市呈明显的增温现象. 与 1961—1990 年
相比,1995—2007年海口市1月平均升温最高,达
图 5摇 研究区不同下垫面气温和相对湿度的日变化
Fig. 5摇 Diurnal change of air temperature and relative humidity
in different underlaying surface in the study area.
图 6摇 研究区海边与市内气温的日变化
Fig. 6摇 Diurnal change of air temperature in the city and seaside
in the study area.
1郾 29 益,9 月的平均增温(0郾 4 益)最低;1995—2007
年海口市月均相对湿度明显降低,8 月平均相对湿
度的降幅达 4郾 09% (表 3).
摇 摇 城市气候是在城市特殊下垫面和人类活动的影
响下形成的一种异于周围地区的局地气候[26] .城市
化过程中由于下垫面性质的改变,各气候要素也相
应地发生一系列变化.
2郾 2郾 4 海口城市气候要素与城市化的相关分析摇 2006
年前,海口气象观测站的观测地点并没有因建省城市
化的进程而变迁,在没有异常气候现象发生时,所观测
的数据基本能反映城市化进程对气候的影响程度.
表 3摇 海南省建省前后海口市月均气温和月均相对湿度的
比较
Tab. 3 摇 Comparison of monthly average air temperature
and relative humidity of Haikou City before and after the
establishment of Hainan Province
月份
Month
1961—1990[21]
气温均值
Average
of air
temperature
(益)
相对湿度
均值 Average
of relative
humidity
(% )
1995—2007[23]
气温均值
Average
of air
temperature
(益)
相对湿度
均值 Average
of relative
humidity
(% )
1 17郾 2 85 18郾 5 85郾 18
2 18郾 2 88 19郾 4 87郾 18
3 21郾 3 87 22郾 3 85郾 00
4 24郾 8 85 25郾 8 82郾 27
5 27郾 3 84 27郾 7 81郾 36
6 28郾 1 84 29郾 0 79郾 91
7 28郾 4 83 29郾 1 79郾 73
8 27郾 8 86 28郾 5 81郾 73
9 26郾 9 86 27郾 3 83郾 36
10 25郾 0 84 26郾 1 79郾 55
11 22郾 0 81 23郾 3 79郾 45
12 18郾 7 82 19郾 6 80郾 00
平均
Average
23郾 8 85 24郾 7 82郾 06
4272 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 4摇 海口市年均相对湿度与城市化要素之间的相关系数
Tab. 4 摇 Correlation coefficients of annual average relative
humidity and the elements of urbanization in Haikou City
相对湿度
Relative
humidity
城市化水平
Level of
urbanization
城市硬化
面积
Hardening area
相对湿度
Relative humidity
1
城市化水平
Level of urbanization
-0郾 78 1
城市硬化面积
Hardening area
-0郾 84 0郾 96 1
表 5摇 海口市年均气温与城市化要素之间的相关系数
Tab. 5摇 Correlation coefficients of annual average air tem鄄
perature and the elements of urbanization in Haikou City
年均气温
Annual
average
temperature
城市化
水平
Level of
urbanization
城市硬化
面积
Hardening
area
年均气温
Annual average air temperature
1
城市化水平
Level of urbanization
0郾 60 1
城市硬化面积
Hardening area
0郾 54 0郾 96 1
摇 摇 研究期间,海口市年均相对湿度与城市化水平、
城市硬化面积呈明显的负相关关系(表 4),年均气
温与城市化水平、城市硬化面积呈较强的正相关性
(表 5).由于城市化水平与城市硬化面积具有高度
的一致性,因此在解释城市化进程对城市相对湿度
和气温的影响时可以只选择城市化水平因子.
研究区年均相对湿度(U)、年均气温(T)与城
市化水平的回归统计显示:FU = 22郾 269>F琢(1,n-2)
8郾 40(琢 = 0郾 01,n = 19),FT = 6郾 548 >F琢(1,n-2) =
4郾 45(琢= 0郾 05,n = 19),可见海口市年均相对湿度
(YU)与城市化水平(X1)的回归效果极显著,回归方
程 YU =92郾 466-0郾 164X1 通过了 F检验;海口市年均
气温(YT)与城市化水平(X1)的回归效果显著,回归
方程 YT =22郾 986+0郾 034X1 也通过了 F检验.
3摇 结摇 摇 论
1961—2007 年间,随着城市化的发展,海口市
呈现明显的增温现象. 与 1961—1990 年相比,
1995—2007 年年均增温 0郾 93 益,冬半年增温较大,
1 月增温达 1郾 29 益;相对湿度则明显降低,年均降
低 3% ,夏半年降幅较大,6、8、10 月的相对湿度比同
期减少 4%以上.
城区不同性质下垫面环境的气温不同.夏季,海
边的日均温比市内低 0郾 75 益,城市绿地的日均温比
硬化地表低 0郾 89 益,而城市绿地的相对湿度则比硬
化地表高 5郾 7% . 可见,城市绿化对城市气温、湿度
具有明显的调节作用,其中绿地的降温效应以夏季
晴天最佳,而阴天和冬季则不明显.
受城市建设规模、地面物理属性及人们生产、生
活的影响,大环境气候背景下形成的区域环境气候
特征比较明显.相关分析表明,城市化水平与城市硬
化面积具有高度的一致性,城市年均相对湿度、年均
气温与城市化水平、城市硬化面积存在明显的相关
关系,海口市年均相对湿度、年均气温与城市化水平
的回归效果分别呈极显著和显著水平,城市化能较
好解释近 20 年来海口市气候要素变化的原因.
城市化使城市排放含有硫化物的废气增多,进
而导致酸雨的 pH值降低.
对以旅游为支柱产业的海口市而言,在城市发
展过程中加强城市用地结构调控、扩大城市绿地覆
盖面积、控制城市硬化面积的增长、加强环境整治、
保持优质大气环境、减缓气温上升具有重要意义.
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作者简介摇 唐少霞,女,1964 年生,教授.主要从事资源开发
与利用研究,发表论文 20 余篇. E鄄mail: tsx928@ hainnu. edu.
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责任编辑摇 杨摇 弘
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