1.兰州城市概况

（1）兰州的自然环境概况

兰州位于中国陆域版图的几何中心，其地理坐标为北纬34°03′，东经103°40′。市区南北群山环抱，东西黄河穿城而过，具有带状盆地城市的特征。市区东西狭长，约30千米，南北最窄处，仅5千米左右。

兰州地处内陆，大陆性季风气候明显，冬无严寒，夏无酷暑，降水少，日照多，光能潜力大，气候干燥，昼夜温差大，年日照时数为2600小时，无霜期为180天，年平均降水量在341.4毫米，并集中分布在6～9月，年平均气温11.2℃。

（2）兰州的行政区域与人口

兰州现辖城关、七里河、西固、安宁、红古5个区和永登、榆中、皋兰3个县，土地面积13 085.6平方千米。2017年，全市常住人口372.96万人，其中城镇人口302.17万人，城镇化率达到81.02%，比上年提高0.01个百分点，有汉、回、满、东乡、藏、蒙古、土家等36个民族。

（3）兰州的社会经济发展

2017年全市实现地区生产总值2523.54亿元，比上年增长10.34%，高于全国3.54个百分点。其中，第一产业增加值61.47亿元，增长5.9%；第二产业增加值881.74亿元，增长3.1%；第三产业增加值1580.34亿元，增长7.2%。全市三次产业结构调整为2.44∶34.94∶62.62，与上年同期相比，第三产业所占比重提高0.18个百分点，总体上呈现结构优化、转型升级的良好态势。

经过几十年的发展，兰州已形成以石油化工、冶金有色、装备制造、能源电力、医药生物、农产品加工、高新技术为主体，门类比较齐全的工业体系，成为全国重要的石油化工、冶金有色和装备制造业基地。

2.兰州的城市化进程

城市化的内涵丰富，包括空间、经济、产业结构、人口、生活方式、生活质量及文明程度等六个方面。研究城市化，就要从这些内涵出发进行不同测度的研究。最常见的是从人口角度进行城市化的测算，测算指标是城市化率（非农业人口占总人口的比重）。

2000年兰州市人口达到290万人，城市化率68.71%；2005年达到308万人，城市化率72.45%；2010年达到322万人，城市化率达到76.7%；2017年末全市常住人口372.96万人，城镇化率81.02%。

兰州市2000年人口密度为222人/平方千米，2006年达到了238人/平方千米，2010年底达到了293人/平方千米。2018年，建成区平均人口密度超过每平方千米1万人，核心区域突破5万人，在国内外都很罕见。与全国的人均占有80～100平方米的城市建设标准相比已经严重超标。

城市人口的骤增，需要增加更多的能耗，如发电的煤炭、天然气、机动车燃油等，也会加剧城市大气污染。城市化过程带来6%～7%的年均人口增长率，这些年，兰州市内外不断地进行着道路等基础设施建设，人口的增加带来了大规模的城市建设，加速了城市热岛效应增强。

3.2017年兰州各地气温情况

兰州市气象局的统计资料显示，2017年兰州各地全年气温情况如表2.1所示。(www.daowen.com)

表2.1　2017年兰州各地气温统计表（单位：℃）

通过表2.1可以看出，2017年全年，兰州市区平均气温比榆中高3.4℃，比皋兰高3.2℃，比永登高4.5℃。此外，由于受各地气候条件的影响，兰州相比近郊的榆中、皋兰、永登，气温差强弱有所区别。可以看出，兰州市区与榆中相比，在春、夏两季气温差值较大，春季差值3.7℃，夏季差值3.8℃；兰州相比于皋兰，最强气温差出现在冬季，差值达4.4℃，而全年平均气温差为3.2℃；兰州市区和永登的最强气温差出现在春、夏两季，春季气温差5.1℃，夏季气温差4.7℃，而全年平均温差为4.5℃。兰州市区与近郊气温走向情况可以用图2.3直观表示。

图2.3　兰州市区与近郊气温走向

从图2.3可以直观看出，兰州市区的气温在全年四季都高于近郊的榆中、皋兰和永登三地，全年平均气温高出榆中3.4℃，比皋兰高出3.2℃，比永登高出4.5℃，可以看出兰州市区由于城市化程度较高，城市热岛效应十分明显。

4.兰州的热岛效应特征

（1）城郊平均温差的气候特征

兰州观测站处于小盆地之中，海拔高度比郊区乡村站低150～360 m，与城郊气温存在地理上的自然差异，近46年平均温差非常明显，各季度多年平均温差为2.6～3.0℃，最高气温差为3.2～3.6℃，最低气温差为1.4～2.5℃。多年平均4个时次的温差表明，冬季城郊温差8：00最大、2：00次之、14：00最小；其他季节2：00最大、20：00次之、14：00最小，与全年平均气温日变化特征相似。

（2）兰州城市热岛效应的变化趋势

兰州城区气象观测站位于东端的城关区东岗东路，20世纪60年代观测站周围基本没有高层建筑，几乎都是菜地和果园。因此，兰州站附近城市化效应很小，可以认为城郊只存在地理位置上的自然温差，将以后每一个年代的城郊温差减去60年代的平均城郊温差，这个差值既消除了气候的年代际变化，也消除了气温的地理位置差异，因此，可认为它是城市发展所造成的增温率T′。从T′的年代变化趋势看，城市热岛效应对最高气温和14：00气温影响较小，它们的T′基本在零附近摆动，其他要素基本呈现直线上升趋势，近40多年来年平均上升幅度从大到小的顺序依次是2：00气温、最低气温、8：00气温、平均气温、20：00气温。与20世纪60年代相比，21世纪初兰州城市热岛效应变化引起2：00气温上升2.1℃，最低气温上升1.9℃，8：00气温上升1.7℃，平均气温上升1.1℃，20：00气温上升0.8℃。由此可见，城市热岛效应变化造成的增温夜间比白天明显。

各季节平均气温趋势变化速率的分布图表明，冬季趋势率最大、夏季次之、秋季最小，冬季变化速率相对其他季节同时次的趋势率一致最大，冬季2：00、8：00、20：00的变化速率分别为0.80℃、0.76℃、0.75℃、0.50℃和0.40℃；单个时次气温要素年变化速率最小的季节各不相同，春季20：00、夏季08：00、秋季02：00平均最低气温以及日平均气温变化速率最小，而秋季14：00的气温和日最高气温的变化速率呈负值。因此，多年城市化热岛效应变化趋势在冬季显得尤为显著，而冬季的2：00、8：00气温和最低气温的变化速率尤为明显。

（3）城市热岛效应带来气候研究的不稳定性

近地面观测的气温显示，近100多年来全球气温有明显的增暖，线性趋势达到每100年0.6℃，中国近50年来地表平均气温增暖幅度达1.1℃。目前，全球变暖研究使用的地面气温观测记录有很多来自城市站，而资料中最大的问题是城市热岛效应的影响。赵宗慈研究了1951—1989年全国160个台站年平均变化后指出，大城市和次大城市增温最明显，39年大约变暖0.27～0.45℃；陈沈斌等利用1960—1993年月平均气温研究城市热岛累计影响，估算出城市化对北京观象台气温记录的影响约为每33年0.21℃。

兰州站是国家基准（基本）气象站，与其他的国家基准（基本）站一起，兰州站资料被用来研究区域或全国平均气温变化趋势。但是，兰州市城市规模迅速扩大，人口密度增加，建筑物增多，能耗加大，这一切都会改变城市热状况，必然造成城市热岛效应的加剧，改变地表气温记录。相关研究表明，从20世纪60年代到21世纪初，兰州站附近由于热岛效应因素引起的平均气温增暖达到1.1℃，变化速率为每10年0.28℃。城市热岛效应变化在相当大的程度上给气候变化研究带来了不确定性。