热岛季节分析和强热岛日污染物浓度分布分析

文章利用常规气象站资料总结出2001-2010年城市热岛季变化,可以得出结论春季,2006年热岛强度最高,2003年和2005年较低;夏季,2001到2010年有逐年上升的趋势;沈阳秋季,热岛强度平均值2005年以后比2005年以前低;冬季,平均热岛强度2005年出现了冷岛现象,这是四季里相差热岛强度平均值最多的季节;最后利用aermod模式模拟了非热岛日和强热岛日污染物SO2浓度分布情况得出污染物SO2在强热岛日浓度明显大于非热岛日。     

沈阳2007年城市热岛研究

城市热岛现象是城市气候灾害之一,随着城市化进程的迅速发展,城市热岛现象也越来越受到关注。城市密集的人口分布和汽车保有量的不断增加,加剧了城市热量排放加上越来越多的城市路面被水泥和沥青所代替,城市热岛现象必然会越来越严重。通过对沈阳及郊区康平、法库2007年常规气象资料进行热岛特征分析,并对12月25日全年热岛强度最高日进行风场、温度场、温度廓线、流场的分析。得出结论:沈阳市白天热岛强度比夜晚强,夜晚热岛强度比较低,有时会出现冷岛;沈阳冬天热岛强度最强;沈阳雪天或雨天热岛强度最强;沈阳热岛强度>2小时数冬天最多;通过对强热岛日的分析,白天污染重,有逆温存在,地面气流稳定,天气形势稳定,风速小,易出现强热岛。     

近20年来重庆市主城区地表热岛的时空变化

为了揭示快速城市化地区热岛的时空变化特点,以重庆市主城区为例,利用1988─2009年共5个时期的TM/ETM+影像反演地表温度,分析了地表热岛和相对热岛强度的空间格局及其变化趋势. 结果表明:近20年来地表热岛的空间格局经历了集聚→较集聚→集聚的演变过程,热岛逐渐由重庆市老城区向外围城市组团转移;最大的相对热岛强度总体呈先增大后减小的变化趋势;老城区的相对热岛强度明显减弱,外围新兴城市组团相对热岛强度显著增加,沿长江和嘉陵江的开发建设导致滨江带相对热岛强度明显增强;相对热岛强度增强幅度与减弱幅度基本相当,大部分地区的相对热岛强度变化较平缓.相对热岛强度及其时空变化与重庆市扩张十分吻合,具有显著的城市组团式特点.      

石家庄地区气温变化和热岛效应分析

选用石家庄地区17个气象观测站40年(1961-2000年)的平均气温资料,应用气候学、气候统计中的数学方法,对该地区的气温变化状况和城市热岛效应特征进行了分析.结果表明:40年里石家庄地区气温呈上升趋势,1981年是气温升高的显著跃变点;石家庄城市热岛效应明显,40年里热岛强度平均为0.59 ℃;其平均增温率为0.006 6 ℃/a,尤其是20世纪80年代以后,热岛强度增加趋势明显,1981-2000年热岛强度平均值较1961-1980年平均值升高了0.10 ℃;石家庄市热岛强度的增加与市区已建成区面积扩大有密切的关系.      

利用气象卫星诊断沈阳地区的城市热岛

本文应用美国TIROS——N/NOAA极轨气象卫星资料,诊断沈阳地区的下垫面温度场,诊断结果表明晴空条件下城市的地表温度均高于郊区,存在着明显的城市热岛现象;热岛的强度与城市内部土地使用状况有关,河流水域在夏、秋季对城市热岛有较强的缓解作用;热岛的强度和范围随季节变化.     

瑞安市气温历史演变特征及城市热岛强度研究

为了解瑞安市近40a气温变化特征及城市热岛效应,首先对1980—2017年瑞安气象站年平均气温、年高温日数等物理量进行统计、对比分析,然后分别采用气象站实测资料与LANDSAT-TM遥感资料对瑞安城市热岛效应进行分析验证,研究结果表明:①瑞安站近38a来气温整体呈明显上升趋势,以2000年为界,近18a较前20a平均气温上升0.7℃,极端最高温度、最高平均温度上升1.2℃,年高温日数增幅达160%;近10a城区代表站年平均气温也呈上升趋势;②利用气象站实测资料直接计算,近10a瑞安市热岛强度有所增强,以2017年为例,热岛强度在6—8月有明显的增强现象;③利用LANDSAT-TM遥感资料反演得到城市地表温度的连续变化后,获得的城市热岛强度与气象站直接计算空间分布趋势一致;④遥感监测结果表明,近40a来瑞安市主城区热岛强度明显增强,强热岛区主要集中在人口较为聚集、建筑较多的中心街道、工业园区等地,山区、水体、绿地呈现冷岛。可见,人类活动及工业生产与城市气温升高密切相关,而水体和山区植被可以有效地降低其附近地温和缓解热岛,是城市气候的调节器。     

基于人居尺度的中国城市热岛强度时空变化及其驱动因子解析

全球变暖的大背景下城市地表热环境的日趋恶化是全球现代城市共同面临的生态环境问题之一,对城市地区居民的身心健康、空气质量改善以及植被生长发育等诸多方面造成不利影响.本文利用2001~2018年时间序列MODIS地表温度数据产品,基于一致性方法对我国1232个主要城镇人居斑块（面积>10 km²）的热岛强度及其时空变化模式进行了定量测度,并应用随机森林回归模型（RF）试图揭示人类活动、城市形态、地形、植被以及气象因素对我国城市热岛强度的非线性驱动机制.结果表明,在人居尺度上,我国超过90%的城镇存在显著的昼夜热岛现象;昼夜城市热岛强度分别达到（0.75±0.6）℃和（0.81±0.53）℃,且夏季日间热岛强度显著高于冬季,冬夏季节夜间热岛强度差异不大.2001~2018年间我国白天热岛强度呈现逐年轻微下降趋势,而冬季夜间热岛显著增加,在夏季和年均尺度上则无显著变化.在空间分布上,我国东部沿海省份的白天热岛强度显著高于西北和高原省份,而夜间热岛分布模式正好与之相反.RF回归结果表明,城镇的气候背景（年均降雨量）和地理位置（纬度）是我国昼夜城市热岛的最为重要的两个主控因子.此外,缩小城乡绿色植被覆被差异对白天热岛的减缓将起到一定作用,而优化调控中小型城镇建成区规模与人口密度对缓解我国夜间热岛的持续升高也将起到积极作用.     

我国东部沿海三大城市群热岛变化及其与城市群发展的关系

随着城市化进程的快速推进,城市群已经成为区域空间的重要组织形式.为揭示我国东部沿海京津唐、长三角和珠三角三大城市群热岛变化与城市群发展的关系,利用MODIS地表温度产品数据和DMSP/OLS夜间灯光数据,对2001-2013年这3个城市群的热岛效应与区域发展二者之间的关系进行研究.结果表明:2001-2013年,3个城市群的热岛斑块面积均有较大幅度的增加,并且在空间上逐渐相连接,形成热岛城市带;RHⅡ（区域热岛指数）不断升高,京津唐城市群、长三角城市群、珠三角城市群分别升高0.051、0.070、0.101,其热岛状况不断加剧.随着城市群的发展,城区对周边区域的辐射作用不断加强,建成区边缘的城郊过渡带是地表温度增加最为显著的区域.总体而言,城市群的扩展是其区域热岛效应的主要成因,表征城市扩展变化的夜间灯光亮度平均值差值与表征热岛变化的地表温度平均值差值之间存在对数关系,表现出先快后慢的趋势.      

珠三角城市群热岛效应时空分布特征

利用珠江三角洲地区城市群24个气象站近30年气温资料和NCEP格点气温资料,分析珠江三角洲的温度变化趋势及城镇化发展对温度场的影响程度。结果表明,珠三角地区温度上升趋势明显,20世纪90年代后期珠三角城市群热岛效应全面形成。珠三角都市群热岛强度呈明显的季节变化,冬季热岛强度最强,夏季最弱;空间上,珠三角热岛效应贡献主要来自中部城市群与沿海城市群,与近年来城市快速城镇化发展紧密相关。     

西北中等城市热岛效应变化特征——以天水市为例

为探索西北部中等城市的城市热岛效应规律,利用2004—2010年天水市城、郊自动气象站资料,对天水市城、郊温度差异进行了系统分析。结果表明:天水市城区热岛效应比较显著;冬季是热岛现象最强的季节,夏季是热岛现象最弱的季节;城区热岛现象持续时间为18:00—10:00,占全天的2/3,最大强度达1.5℃;城区凉岛持续时间为11:00—17:00,占全天的1/3,最大强度为0.3℃;地面温度城、郊差比气温更大,40cm以下城区地温全年大于郊区;降雪日及连阴雨天气的中后期,城区基本上维持凉岛;强降温天气下,城、郊气温变化基本一致,差别不大。     

深圳西部地区城市热岛景观格局季节演变特征分析

文章以深圳西部地区为研究对象,利用2004年4景Landsat5 TM影像数据对不同季节的地表温度进行定量反演和分级,在此基础上应用景观格局指数对城市热岛景观格局的季节演变规律进行分析。结果表明:深圳西部地区热岛景观斑块的强度等级、规模、形态随季节产生明显变化,从高等级(4、5、6级)热岛景观斑块规模来看,热岛强度冬季最大、春夏次之、秋季最弱;在冬季至秋季期间,高等级热岛斑块破碎化程度降低呈团聚分布趋势,从而使得整体景观层面上大型斑块增多、景观结构渐趋于简单、景观总体异质性下降;在景观类型转化方面,冬季至秋季期间各级热岛斑块均存在较大程度的转移,主要表现为高等级热岛景观向低等级(1、2、3级)热岛景观转化。上述研究成果可以为城市热污染源调查、制定有效的热岛效应缓解措施提供参考依据。     

天津地区相对海平面变化最新进展及发展趋势分析

相对海平面上升是一个缓慢、渐进过程,但长期的积累可以使得上升幅度相当可观,从而加剧风暴潮、海岸侵蚀、海水入侵和咸潮等灾害致灾程度。基于验潮位监测和卫星观测结果显示,全球海平面在20世纪中期平均上升1.5~2.0 mm/a,而近30年中国沿海海平面上升速率为2.6~2.7 mm/a,高于全球平均值。渤海湾天津地区由于地面沉降显著,而导致相对海平面大幅度上升。滨海地区地面沉降速率在未来50至100年内可能会稳定在1.0~2.0 cm/a范围,结合目前海平面上升速率2.7 mm/a,总的相对海平面上升速率处于12.7~22.7 mm/a范围。由此估计,到2050年,天津地区相对海平面将比2012年高出48.3~86.3 cm,而到2100年,将比2012年高出111.8~199.8 cm。     

青藏高原高寒草甸生态系统CO2通量及其水分利用效率特征

以涡度相关技术为基础,研究了青藏高原当雄县高寒草甸生态系统2003-2005年共3个生长季的潜热通量L(E)、CO2通量F(c)和水分利用效率W(UE)的变化特征。结果表明:①该地区2004和2005年的太阳总辐射最高值可分别达到1563和1640Wm/2,瞬时净辐射最高值分别为896和925Wm/2,瞬时潜热通量最高值分别为592和597Wm/2。净辐射能量的转化形式季节变化特征明显,6-8月份,净辐射能量多用于潜热蒸发,5月和10月净辐射则多用于显热交换。就2004年5-10月份所选6个代表性晴天来说,LE占Rn的比例分别为0.355%、0.916%、0.738%、0.818%、0.609%、0.456%。②该地区的LE从早上8:30左右开始增加,在下午15:00左右达到最大值,而后逐渐下降;CO2通量从早上8:00左右通过零值开始上升,在10:30左右达到峰值后下降;水分利用效率的日变化特征是日出后迅速增加或直接达到全天的最高值,其后在一天内呈现下降趋势;2004年和2005年生长季的CO2吸收峰值都刚接近-0.3mgCO2.m-2.s-1F(c为负值时表示碳吸收),水分利用效率瞬时最大值接近8gCO2k/gH2O。③2004年当雄高寒生态系统白天CO2通量平均值从6月份初就开始表现为净碳吸收,而2005年在6月下旬才表现为碳吸收F(c为负值),但两者均在10月初就表现为碳排放F(c为正值);2004的水分利用效率日平均值从6月初通过零点开始上升,在7月中下旬左右达到最大值。相比之下,2005年的水分利用效率日平均值在6月底通过零点开始上升。另外,2004年的水分利用效率在总体水平上要高于2003年和2005年。就水分利用效率的日平均值而言,2003年和2005年的最大值分别为2.0gCO2k/gH2O和2.7gCO2k/gH2O,而2004年可以达到3.2gCO2k/gH2O。④当雄高寒草甸生态系统在2004年和2005年生长季(5月1日到10月31日)净CO2吸收量分别为0.257kgCO2.m-2和0.153kgCO2.m-2;2004年和2005年整个生长季的水分利用效率分别为0.496gCO2k/gH2O和0.365gCO2k/gH2O,与降雨量呈现正相关关系。     

1993—2012年西安城区城市热岛效应强度变化趋势及影响因素分析

基于西安市及其郊区(县)7 个气象观测站1993—2012 年的气温资料,采用回归分析、Mann-Kendall 等方法分析了西安市过去20 a 城市气温、热岛强度的变化规律,从城市经济发展、城市人口增长、城市能源消费等几方面揭示其与城市热岛效应的密切联系;同时运用灰色理论分析了诸影响因素对热岛强度的相对贡献度,并对西安未来热岛强度变化趋势进行了模拟.结果表明:①西安城区和郊区(县)气温均呈现波动上升的变化趋势,城市热岛强度变化具有明显的阶段性特征,且在2000 年以后发生增强突变;②城市化的发展与城市热岛强度的变化具有密切关系,各要素相互之间呈现高度相关性,说明它们之间存在很强的传递作用;各要素与热岛强度呈现出极显著的相关关系,尤其是人口因素与热岛强度的关系最为密切,是影响热岛强度增强变化非常重要的一个综合性指标;从强度、密度和规模效应上来看,人口密度效应大于人口规模效应,经济密度效应稍大于经济规模效应,能耗强度效应大于能源规模效应;③各影响因素对热岛强度变化的贡献度存在明显差异,贡献程度最大的是常住人口数、常住人口密度和建成区面积,它们是影响热岛强度变化最为直接的因素;其余因素对热岛强度变化的贡献度相对较小,是间接的影响因素;④灰色建模显示,西安城市热岛强度在未来几年将继续呈现增强趋势.     

中国84个主要城市大气热岛效应的时空变化特征及影响因子

日益加剧的城市化致使我国城市热岛效应日趋严重,进而严重影响区域环境和人类健康.目前有关我国城市热岛效应的研究多基于卫星遥感获取的辐射温度,有关大气热岛效应时空变化格局的认识相对薄弱.本文选取84个代表性城市,基于1960~2017年逐日气温观测数据,分析了我国大气城市热岛的地理分布特征及其昼夜、年内和年际变化趋势.结果表明,所有城市平均热岛强度为（0.9±1.1）℃,不同地区热岛强度差异明显,北部地区明显高于南部地区,华北地区最大,年均强度达（1.4±1.4）℃;不同时间和季节热岛强度差异大,尤其东北和西北地区,整体表现为夜晚[（1.2±1.1）℃]明显高于白天[（0.5±1.2）℃],白天夏季高于冬季,夜晚冬季高于夏季;从年际变化来看,大部分城市年平均热岛强度呈明显增加态势,平均增长速率达到0.040℃·（10 a）^-1,但在2009年后出现明显减弱趋势;通过分析热岛强度与局地气候和不透水面的关系,结果发现大气热岛强度空间分布受气候背景和气象站点位置影响较大,而长期变化受不透水面比例影响较大.本研究将深化对我国大气热岛效应变化规律的认识,为制定缓解高温热浪的城市土地利用策略提供参考.     

上海市城市化进程中热环境响应的空间评价

利用Landsat TM/ETM+ 遥感数据解译与反演得到上海市1997~2009年的土地利用/覆盖类型图及热岛强度分布图,并分析其演变趋势,引入温度-植被指数(TVX)并采用TVX空间法定量研究了以建设用地扩张、生态用地减少为特点的城市化过程引起的热环境效应.研究表明,1997~2009年,上海市人口呈现从中心城至郊区的流动趋势;热岛强度分布与城市化建设密切相关,呈现“葫芦串-葡萄串-摊大饼型”的蔓延模式;以牺牲生态用地为代价的建设用地扩张造成研究区域地表温度的上升及植被覆盖度的下降,其中林地减少所引起的热环境效应最大.研究可为城市规划决策过程中不同城市化空间的拓展情景提供其可能的环境响应结果,从而完善气候变化适应性对策,推进城市生态系统的可持续发展.     

北京城区和郊区本底站大气污染物浓度的多时间尺度变化特征

利用北京城区海淀宝联站(HD)和上甸子本底站(SDZ)2005—2012连续8年的大气污染物(PM_(2.5)、O3、NO2、SO_2和CO)浓度观测数据进行统计分析,揭示北京城区和郊区主要污染物浓度变化特征、超标情况及其差异.主要结论如下:1连续8年北京城区、郊区PM_(2.5)浓度整体呈缓慢下降趋势,但污染水平仍较高.海淀宝联站和上甸子本底站的PM_(2.5)年均浓度从奥运前3年(2005—2007)的平均值87.1μg·m-3和53.4μg·m-3分别下降到奥运后5年(2008—2012)的平均值67.7μg·m-3和42.1μg·m-3.奥运后5年两站PM_(2.5)年均浓度变化不大,其中城区维持在66~70μg·m-3的高浓度水平.城区PM_(2.5)浓度为3级以上的超标日在四季的发生频率相当,4级和5级以上的超标日则多发生在秋、冬季;各季平均日变化趋势均为双峰双谷型,上下班交通高峰期对PM_(2.5)浓度日变化有重要影响.2城区站O3年均浓度前5年(2006—2010)逐年下降,之后浓度开始回升,而本底站O3年均浓度在此期间变化不大,近6年(2007—2012)维持在72.4~76.3μg·m-3.城、郊O3平均日变化均呈单峰型,其中上甸子站峰值出现时刻晚于城区海淀宝联站.32005—2012年北京城区其它气态污染物浓度(NO2、SO_2和CO)总体均呈缓慢下降趋势,但在2012年浓度有所反弹,城区站气态污染物在秋、冬季的平均浓度均显著高于春、夏季.     

基于植被指数和地表反照率影响的北京城市热岛变化

利用TERRA/MODIS遥感反演的地表温度资料,对2000—2006年北京城市热岛季节变化特征进行了研究,结合同期降水量、植被指数和地表反照率变化,分析了该地夏季城市热岛的年际变化成因. 结果表明:北京多年四季热岛分布主要以城区为中心向周边郊区延伸,其中夏季城市热岛最强,春、秋和冬季较弱,这种热岛强度的季节性差异主要与太阳辐射强度、地表植被覆盖状况和城市人为热释放等的季节性变化密切相关. 北京夏季城市热岛的年际变化特征为:2005和2006年最显著,热岛中心强度分别为10.54和9.61 ℃;2002和2004年城市热岛最弱,热岛中心强度分别为6.54和7.39 ℃. 2000—2006年北京市夏季城市热岛具有明显增强趋势,热岛强度增温率为0.326 ℃/a. 北京夏季降水对城区地表温度影响大于郊区,降水主要通过影响城区地表温度来影响城市热岛变化;夏季地表植被和地表反照率变化对地表温度和城市热岛也均有较大影响. 2000年以来,北京郊区夏季地表植被指数增加率远高于城区,受地表植被和地表反照率变化的影响,郊区降温率明显大于城区,致使城郊温差增大,热岛效应加强.      

南京市近20年酸雨发生趋势分析

根据南京1992-2011年的酸雨观测资料,研究了南京市近20年的酸雨变化分布特征。结果表明:2001年以前,南京市酸雨发生频率逐年降低,2001年后呈逐年上升趋势,2005年以后年降水pH值均小于5.6,酸雨污染趋势上升;根据2002-2011年南京市6站环境监测数据分析,年平均PM10浓度逐年下降,SO2、NO2浓度先升后降多优于国家二级标准。综合酸雨和环境监测数据得出,南京市近年酸雨污染趋于严重的主要原因是可吸入颗粒物减少和外来污染源的输送影响。     

基于度-时法的哈尔滨冬季采暖强度评价

采用度时法比度日法更能细致地反映采暖和制冷强度时间分布特征。论文应用度时法分析了哈尔滨采暖期内采暖强度的时间变化特征,获得如下结论：1）哈尔滨集中供暖时间为183 d,近10 a采暖期平均气温-7.7 ℃,平均气温距平最高值2.6 ℃（2007、2008年）、最低值 -2.0 ℃（2013年）。采暖期小时平均气温最高在14：00（-3.6 ℃）,最低在06：00（-11.3 ℃）。 2）2005-2014年,哈尔滨年平均采暖强度1.1×10⁵ ℃·h,最大1.2×10⁵ ℃·h（2013年）,最小1.0×10⁵ ℃·h（2007年）。3）哈尔滨采暖期小时平均采暖强度为25.7 ℃·h,日内呈单峰分布,06：00采暖强度最大,为29.3 ℃·h,14：00采暖强度最小,为21.6 ℃·h。晚上21：00到次日上午9：00,采暖强度大于日平均值,而上午9：00到晚上21：00采暖强度则明显低于日平均水平。4）采暖期各月平均的小时采暖强度1月最大,为35.4 ℃·h,从大到小依次减少顺序是1、12、2、11、3、10、4,4月小时采暖强度仅为12.0 ℃·h。5）日内小时采暖强度最小值3、4月出现在15：00,其余月份在14：00;最大值1、2、12月出现在07：00,3、10、11月在06：00,4月在05：00。在每年1月中旬06：00~08：00,出现整个采暖期采暖强度极大值。