地球科学进展

地球科学进展 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (4): 331 -346. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2024.032

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城市热浪与冠层热岛协同作用研究进展与展望
杨元建 1( ), 罗芙 1, 薛捷升 1, 宗莲 1, 田伟守 1, 石涛 2( )   
  1. 1.南京信息工程大学 大气物理学院，江苏 南京 210044
    2.芜湖市气象局，安徽 芜湖 241000
  • 收稿日期:2024-01-16 修回日期:2024-03-01 出版日期:2024-04-10
  • 通讯作者: 石涛 E-mail:yyj1985@nuist.edu.cn;shitao@mail.ustc.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(42222503);中国气象局气象能力提升联合研究专项(22NLTSQ013)

Research Progress and Perspective on Synergy Between Urban Heat Waves and Canopy Urban Heat Island

Yuanjian YANG 1( ), Fu LUO 1, Jiesheng XUE 1, Lian ZONG 1, Weishou TIAN 1, Tao SHI 2( )   

  1. 1.School of Atmospheric Physics, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China
    2.Wuhu Meteorological Administration, Wuhu Anhui 241000, China
  • Received:2024-01-16 Revised:2024-03-01 Online:2024-04-10 Published:2024-04-26
  • Contact: Tao SHI E-mail:yyj1985@nuist.edu.cn;shitao@mail.ustc.edu.cn
  • About author:YANG Yuanjian, Professor, research areas include remote sensing detection of the boundary layer and research on climate and environmental changes. E-mail: yyj1985@nuist.edu.cn
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China(42222503);The Joint Research Project for Meteorological Capacity Improvement(22NLTSQ013)
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城市化的加速和人口聚集不仅加剧了城市冠层热岛效应，还影响高温热浪事件，二者的叠加效应将严重影响城市发展和居民健康。目前部分研究认为热浪与热岛之间存在协同加强的变化特征，但是热浪与城市热岛的叠加效应仍存在较大差异性。通过全面回顾和总结国内外关于热浪与热岛协同作用差异性方面的研究，并从气候背景、局地环流以及城市形态等方面探讨了城市高温的形成机制。在不同气候背景和局地环流条件下，热浪与热岛协同作用呈现出显著的时空差异性，尤其是局地环流的调节作用不可忽视。近10年提出的局地气候区分类在热浪与热岛协同作用方面的研究已经取得了一些成果，但是有必要从城市三维形态方面入手进一步探索其响应特征。目前，未统一标准的热浪定义对深入理解热浪—城市热岛相互作用带来了不确定性。当下需要更全面地了解热浪和热岛带来的城市过度变暖的时空差异性及其形成机制和调节因素，为高温监测和城市居住环境改善提供更详细的指导和理论支撑。

关键词: 城市热岛, 高温热浪, 协同作用, 差异性, 驱动因子, 城市微气候

The acceleration of urbanization and population agglomeration intensifies the Urban Heat Island (UHI) effect and causes Heat Waves (HWs). The superimposed effects of the two seriously affect urban development and resident health. A few studies believe that HWs and UHI intensity have the characteristics of synergistic enhancement, but there are still large differences in the superimposed effects of HW-UHI. This article comprehensively reviews and summarizes domestic and foreign research on the differences in the synergy between HWs and UHI and explores the formation mechanism of urban high temperatures from the aspects of climate background, local circulation, and urban morphology. Under different climatic backgrounds and local circulation conditions, the synergistic effects of the HW-UHI show significant spatiotemporal differences, particularly the regulatory role of local circulation, which cannot be ignored. The Local Climate Zone (LCZs) classification proposed in the past decade has achieved some results in research on the synergy between HWs and UHI; however, it is necessary to further explore their response characteristics from the three-dimensional morphology of the city. Currently, there is no unified standard definition for HWs, which brings uncertainty to an in-depth understanding of HW-UHI interactions. There is a need to comprehensively understand the spatiotemporal differences in excessive urban warming caused by HW and UHI and their formation mechanisms and regulating factors to provide more detailed guidance and theoretical support for high-temperature monitoring and improvement of the urban living environment.

Key words: Urban heat island, Heat wave, Synergy, Difference, Driving factors, Urban microclimate

中图分类号: 

表1 近年来城市热浪和冠层热岛协同作用研究结果的差异性
Table 1 The difference of research results on the synergies between urban heat wave and canopy heat island in recent years
热浪地区/城市 协同作用的方向 协同作用的强度/℃ 参考文献
广州 增强 0.8~0.9 ［ 25 ， 43 ］
北京 增强 0.9 ［ 25 ］
上海 增强 0.9~1.2 ［ 25 ， 44 - 45 ］
兰州 增强 1.2 ［ 46 ］
雅典 增强 3.5~8.0 ［ 26 ］
首尔 增强 4.5 ［ 47 ］
纽约市、华盛顿特区和巴尔的摩 增强 1.0~2.0 ［ 27 ］
费城 无作用 — ［ 27 ］
巴尔的摩 无作用 — ［ 48 ］
新加坡 无作用 — ［ 49 ］
第戎 热浪第5~7天降低 -0.3~-1.0 ［ 28 ］
珀斯 夜间降低 -1.3 ［ 29 ］
表2 西太平洋副热带高压位置与中国热浪事件的联系
Table 2 Relationship between the location of western pacific subtropical high and heat wave events in China
西太平洋副热带高压位置 热浪地区 参考文献
西北界20°N，脊点90°E 海南省 ［ 72 ］
脊线24°N，脊点111°E 广东省 ［ 73 ］
脊线25°N，脊点120°E 福建省 ［ 74 ］
脊线26°N，脊点110°E 浙江省 ［ 75 ］
脊线30°N，脊点110°E 长江中下游地区 ［ 76 ］
较气候态向西伸展了约25个经度 华南和华东地区 ［ 77 ］
西太平洋副热带高压北界异常北压 京津冀地区 ［ 78 ］
北界到达50°N 东北地区 ［ 79 ］
向西延伸 东部地区 ［ 80 ］
图1 局地气候分区的简略定义［ 114 ］
Fig. 1 Abridged definitions for local climate zones［ 114 ］
图2 2020年8月16日热浪期间合肥市热岛强度（CUHII）空间特征及气象自动站周围的城市形态特征
Fig. 2 Spatial characteristics of CUHI Intensity （CUHII） and urban morphology around meteorological automatic stations in Hefei during the heat wave on August 16th， 2020
图3 气象站点周围的城市三维形态指标［ 158 ］
Fig. 3 Three-dimensional morphological indexes of cities around meteorological stations［ 158 ］
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