Page 243 - 《高原气象》2021年第5期

高 原 气 象 40 卷
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图1 重庆市主城区地形高度分布（a）和土地利用类型（b）
Fig. 1 DEM distribution（a）and land use type distribution（b）of main urban area of Chongqing

点”，逐步“引燃”周围的“可燃点”（即城市类型下垫 表1 热岛强度等级划分
面）进而划分出城市的范围。其主要步骤为：（1）随 Table 1 Classification of urban heat island intensity
机选取某个城市像元为起点，利用八领域法搜索满 温差范围/℃ 热岛强度等级 赋值
足条件的像元最终得到连通域；（2）重复步骤（1）多 >5 强热岛 3
次得到若干连通域，并将距离小于 L 的连通域设为 3~5 中等热岛 2
同一城市群落；（3）定义阈值 S，去除像元数小于 S 1~3 弱热岛 1
的小面积城市群落。另外，根据Zhou et al（2013）的 -1~1 无热岛 0
研究，城市热岛效应的外围最小影响范围为城市面 -3~-1 弱冷岛 -1
积的 1. 5 倍，因此同样将城市周边 1. 5 倍城市面积 -5~-3 中等冷岛 -2
大小的区域也包含在分类结果中。图 1（b）所示即 <-5 强冷岛 -3
为 CCA 分类得到的结果，其中斜杠阴影覆盖部分
为算法所得的城市区域。 案在悦来本地产生的气候差异，因此需进行数值模
由于重庆主城区各地地形落差较大，为更合理 拟敏感性试验。由于悦来城区面积较小（仅不到
2
地计算背景温度，这里首先计算了城市区的平均地 20 km），若完全使用区域模式进行高分辨率模拟
形高度，然后在剩余区域中选择与其高度差异不超 将大幅增加计算量且极易出现积分不稳定。因此
过 200 m 的地区作为背景温度的计算区［图 1（b）中 研究中采用区域模式配合微尺度模式进行了多尺
斑点阴影］。可见选择出的背景区大多属于地势平 度数值模拟，即：使用区域模式得到当地典型高温
坦的农村，有较好的代表性。最终城市热岛指数便 月份模拟结果，后将该结果作为初边条件，驱动微
可定义为城市区的平均温度减去背景区的平均温 尺度模式进行微气候诊断模拟，最终得到精细化的
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度，即： UHI = T urban - T background ，以作为热岛强度的 逐小时微气候稳态（Fatima and Chaudhry，2017；秦
判据；同时，利用整个温度场减去背景温度，并参 文翠等，2015）。
考“等间距分级法”（陈松林和王天星，2009）按表 1 研 究 使 用 Weather Research and Forecasting
进行分类和重新赋值，即可得到城市的热岛强度空 Model（WRF）模 式 V3. 8. 1 版 本 作 为 区 域 模 式 。
间分布。 WRF模式是由美国国家大气研究中心NCAR、美国
2. 3 数值模式介绍及试验设计 国家环境预报中心 NCEP和美国国家海洋和大气管
2. 3. 1 模式简介 理局 NOAA 等多家机构联合开发的新一代中小尺
为减少地域性气候差异的影响，还应对海绵城 度天气预报模式（Wang et al，2012），在气象领域已
市热岛效应做纵向比较，分析不同土地利用规划方 有大量应用。使用重庆-南京大学微尺度模式