济南市气候变化特征及城市化的影响研究

摘要

城市化所带来的城市气候变化和大气环境问题，已受到社会各界的普遍关注，也是全球气候变化的重要内涵之一。本文利用济南市1949-2013年城市化率、全市工业总产值、城市铺装道路面积、公共交通年末营运车辆、房屋建筑竣工面积5项城市发展指标数据、1964-2013年6个气象台站历年气温、降水和2012-2014年64个区域自动气象站气温资料，系统地研究了近50年来济南市城市化发展对当地降水和气温的影响，以及城市热岛效应的时空变化特征等，得出以下主要结论：
　　1、通过对济南市发展指标的统计分析发现，可将该市城市化发展以1980年为界划分为2个不同的发展阶段，其中1949-1980年为城市化发展的缓慢期，1981-2013年为城市化发展的快速期。因为解放初至20世纪70年代末，济南城市发展较慢；但自改革开放以来，济南市无论是城市道路面积、还是工业总产值或房屋建筑竣工面积比改革开放之前都有几十倍甚至上百倍的增长。
　　2、近50年来济南市年降水量变化总体在波动中有略微增加的趋势。年降水量增加率为14.86mm/10a，分析发现其全年降水增加量主要是由于该市夏季降水的增多所致。在城市化发展的快速期，四季的降水量均表现为增多的趋势。全市年降水量的变化也有突变特性，其中1989年和2002年为突变年，呈现出多雨期与少雨期交替出现的年代际变化特点。
　　3、近50年济南市城区降水量增多的趋势明显高于郊区。城市化气候效应对降水的影响主要表现为大雨和暴雨以上的强降水的增多，其城区的降水强度更为集中。无论是在城市化发展的缓慢期还是在快速期，济南地区的年降水量都是以城区济南站为最大，表现为明显的“城市雨岛”特征，导致城市“内涝”风险增大。
　　4、近50年济南市气温也存在变暖趋势。平均气温、最高气温、最低气温增加率分别为0.230℃、0.118℃和0.323℃/10a，其中最低气温升高趋势最明显，且增温主要发生在城市化发展的快速期。近50年来气温的变化存在明显的冷、暖期，其中，1964-1992年为相对偏冷期，1993-2013年为相对偏暖期。
　　5、济南市近50年热岛强度呈增强趋势。平均气温、最高气温、最低气温热岛强度的增速分别为0.063℃、0.023℃和0.193℃/10a，对城区增温的贡献率分别达到了22.3％、16.8%和39.9%。城市化发展对最低气温的影响最明显，气温的增暖在很大程度上，可以归结为城市化/城市热岛的影响。城市热岛强度的增强趋势在冬季表现最明显，其次是秋季，春、夏季表现较弱。热岛效应的日变化特征为白天弱、夜间强。城市热岛中心在不同季节的空间分布上变化不大，四季基本上都位于泉城广场等城区中心地带。
　　6、通过建立济南市城市化与热岛强度关联模型发现，济南市城市化对气温影响大体符合三次回归模型规律。济南市综合城市发展指数和城市热岛强度显著相关，其中1964-1980年影响热岛强度的因子主要是全市工业总产值、公共交通年末营运车辆；而1981-2013年主要影响因子是全市工业总产值和铺装道路面积增多以及城市化率所致。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容和章节结构

第二章 数据来源和研究方法

2.1 研究区概况

2.2 数据来源

2.3 研究方法

第三章 济南市城市化发展进程概况

3.1 城市化进程阶段划分

3.2 不同阶段的人口与经济发展状况

3.3 本章小结

第四章 城市化对济南市降水影响分析

4.1 不同时间尺度降水量的变化特征

4.2 降水量的阶段性特征

4.3 近50年城郊降水量的对比分析

4.4 不同城市化发展阶段降水量空间分布特征分析

4.5 本章小结

第五章 城市化对济南市气温影响分析

5.1 气温在不同时间尺度上的变化特征

5.2 气温的阶段性变化分析

5.3 近50年城郊气温变化对比分析

5.4 城市化发展不同阶段气温空间分布特征

5.5 本章小结

第六章 多时空尺度城市热岛强度的变化特征分析

6.1 城市热岛强度在不同时间尺度上的变化特征

6.2 城市热岛效应对济南城市气温增暖的贡献分析

6.3 城市热岛效应的日变化特征

6.4 济南市四季热岛空间分布特征

6.5 城市热岛效应与城市化的关系

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 特色与创新点

7.3 不足及展望

参考文献

在读期间的研究成果

致谢