硬化路面与温度场响应模型研究

硬化路面是城市热环境效应影响因素中较为重要的一个因素.笔者在研究了深圳市城市热效应的基础上,建立了一个三维动态模型对硬化路面条件下的温度场进行模拟.通过将模型的计算结果和在深圳的实测结果进行对比,发现2条曲线吻合较好,模拟结果十分接近实测结果.模型模拟结果还证明了硬化路面由于铺筑的材料具有较大蓄热、导热的能力,而且透水性差,因此温度升降都很快,对城市的热效应贡献大;城市绿化隔离带对城市温度场具有很好的调节作用,因此合理配置城市中的绿地对城市区域微热环境的改善能够起到很好的作用.      

基于SEM模型的热环境时空特征及影响因素分析:以西安都市圈为例

城市热环境是评价城市生态环境的重要指标之一,直接关系到居民健康及城市经济可持续发展,但目前研究缺乏自然和人文多维因子对热环境的影响路径分析.基于西安都市圈2020年MODIS MYD11A2地表温度数据,辅以气象、地表因子和人类活动等数据,综合利用ArcGIS空间地统计分析、冗余分析（RDA）和结构方程模型（SEM）,研究城市热环境在不同季节的时空分布特征,揭示城市热环境的主要影响因素并量化其直接和间接效应.结果表明:①西安都市圈的地表温度呈现北高南低,自城市中心向四周递减的空间格局,夏季热环境污染最严重.②冗余分析表明影响热环境的主要因素为:气温、不透水地表、植被和降水.③SEM结果显示,气象、地表和人类活动因子对城市热环境的直接影响显著并占主导地位,气温、不透水面和兴趣点密度对热环境有显著的直接正效应（0.10~0.33）,水体、降水和植被对热环境有显著的直接负效应（-0.29~-0.25）.人类活动对夜晚地表温度的直接影响力高于地表因子和气象因子,提高经济效益有利于缓解城市热环境效应.以上结果可为城市热岛局地气候变化研究和绿色生态宜居城市环境建设提供科学参考.     

基于ENVI-met的中山市街区室外热环境数值模拟

随着城市化进程的加快,城市对局地热环境的影响越来越明显,为定量分析城市建筑物和绿化设施对夏日室外温度、风速和热舒适度的影响,运用三维非静力模式ENVI-met对中山市典型街区建立实际和无植被两种方案进行模拟研究.结果表明,ENVI-met模式模拟结果与实况接近,能较好反映实际情况.建筑物阴影和树阴可降低行人高度的环境气温2.6~3℃;草坪和沥青路面行人高度(1.5m)的温差在11:00~17:00较大,逐时最大的温差达1.7℃.建筑物背阳面和树木附近PMV值(表征人体热反应(冷热感)的评价指标)比沥青路面低2个等级.无植被方案下,行人高度的高温面积比实际方案增加最大可达10%,平均风速增加24%,PMV≥4(非常热)面积增加最大可达13%.在垂直方向上,无植被方案街区的加热效应可伸展到10m高度,在0.6m高度上该效应最显著.由此可见,在炎热的天气下,城市的绿化可以显著降低温度,有效提高人体舒适度.     

面向城市热环境的典型气象日确定方法

城市热环境是城市生态环境的重要方面。在当前实践中,一般是对规划设计方案在典型气象日条件下的热环境进行模拟,然后根据模拟结果对方案进行优选优化。因此,如何选取典型气象日对于模拟结果有重要影响。针对现行标准所定义的典型气象日的不足,基于主成分分析和聚类分析建立了面向城市热环境的天气分类及典型气象日确定方法。应用该方法对广州6-9月的典型气象年数据进行天气分类和典型气象日的确定,然后基于所确定的典型气象日利用微气候软件ENVI-met对某居住小区的热环境进行了模拟分析。结果表明:(1)所识别的各类天气之间区别明显,每一类天气的特征清晰、天数合理;(2)所确定的典型气象日涵盖了夏季所有天气类型,所包含的气象信息全面、接近实际、代表性强;(3)所确定的典型气象日与城市热环境之间相关度高,从而可帮助规划设计人员科学调整方案。     

绿地空间分布格局对城市热环境影响的数值模拟分析 ——以太原市为例

为探寻绿地分布格局对城市热环境的影响程度及方式,结合遥感技术,运用CFD数值模拟方法,对城市中五类常见的绿地布局形式的温度场和速度场进行数值模拟.结果表明:将CFD技术引入城市热环境研究,利用遥感技术对其进行参数修正,这一思路是可行的;根据典型绿地分布格局的热环境模拟分析,楔状格局具有较好的热环境效应,即该格局在城市中的降温效果最为明显;放射状和条带状的次之;点状格局对周边环境的降温效果相对较弱,但其速度场内局部漩涡最为明显,在小范围内的降温效果是比较明显的,可以作为改善局部小气候的手段;环状格局降温效果最弱.     

城市热环境及其微热环境的改善

以苏南５市县３０年来热环境诸因素的变化资料为依据,分析城市区域特征所引起的热环境诸因素的变化趋势,介绍包括规划城市区域的道路网,控制建筑物布局的密度,以及城市绿化和水面等在内的城市规划和建筑设计措施对于改善城市区域微热环境的效用。     

城市景观格局对热环境影响遥感研究

为揭示城市景观格局对热环境的影响,在遥感及景观理论的支持下,对长春市1993年、2005年的城市热环境与景观格局进行分析。研究发现,在清理围墙院落等科学、合理的城市规划影响下,研究区"封闭式"的景观状态得以改变,向着离散、多样、均匀的方向发展;热环境也有所改善,特别是高温区面积减少了6.2%;城市热环境不仅与下垫面的景观类型密切联系,还与景观类型的空间组合格局有关系。对该区地表温度与景观多样性指数进行分析,发现二者具有明显的二次抛物线相关关系。     

基于landsat8数据京沪穗地表热环境评估研究

为了揭示快速城市化地区热环境的特点,以京沪穗为研究区,利用landsat8和GDEM数据,分别对3个城市的热环境进行分析,并对北京市进行下垫面分类,分析了不同下垫面对地表温度的影响,研究了北京市DEM和归一化植被指数与地表温度的关系。结果表明:地表温度与归一化植被指数和海拔高度均表现为明显的负相关关系,R2分别为0.651和0.580。北京、上海和广州均存在不同程度的热岛效应,热岛主要存在于城市建成区,并由市辖区向外辐散。上海市强热岛面积比例最大,广州市强热岛面积比例最小,热环境优劣顺序为广州、北京、上海。     

基于多源数据的城市扩张中热环境演变及响应

改善城市热环境,提升人居环境质量是创建生态宜居城市的重要前提.目前对城市扩张与热环境关系的研究多基于遥感数据,多源数据应用较薄弱.选取西安都市圈核心区,基于2010年和2020年Landsat遥感影像测定城市扩张及热环境时空演变状况,利用兴趣点和百度热力指数等多源数据,通过地学统计分析方法对城市热环境响应机制进行多方面研究.结果表明：（1）研究区建设用地共扩张200.84 km²,面积和强度呈现“中心和外围较弱,两者之间较强”特征,扩张模式以边缘式和填充式为主.（2） 2010～2020年间,研究区整体热环境恶化,热岛区面积增加282.65 km²,热岛区蔓延与城市扩张方向一致,分布格局由“东南-西北”向“东北-西南”演变;但城市中心区平均温度下降1.09℃.（3）城市扩张与城市热环境恶化表现为强正相关;城市空间规模扩大对热环境恶化的贡献率为60.40%;各社会经济因素作用程度较弱,总体贡献率为39.60%,植被水体降温作用明显,多因素共同影响下,地表温度共增加0.241个单位.城市扩张过程中地表参数和城市二维形态变化依然是热环境变化的主要因...     

基于机器学习的城市形态对地表温度影响研究

城市热环境的形成、发展和演变受多种因素影响,其中,城市形态对城市热岛效应具有明显的影响。当前有关城市形态对地表温度的影响研究多是集中于单一因子,而缺乏从系统综合的角度分析城市形态指标与城市热环境之间的联系。文章从建筑形态、生态基础设施和城市路网密度中选取7个城市形态指标,运用线性回归模型和随机森林模型分析了城市形态指标在150 m网格和450 m网格2个不同的观测尺度上对地表温度的作用效果。研究表明：城市形态指标的大小和类型对地表温度的影响随着季节和观测尺度的不同而存在差异。总体来看,城市建筑形态和城市生态基础设施对高密度城市中心区的地表温度变化具有主导作用。建筑密度和建筑归一化指数对地表温度具有显著的正影响,而建筑体积密度则对地表温度有负影响。450 m网格是获得最佳观测结果的网格。研究结果可为城市规划者和管理者进行研究和实施城市热环境缓解措施时提供决策依据。     

京津冀城市群土地利用变化对热环境的影响研究

基于2000和2015年两期土地利用数据,运用WRF模式（Weather Research and Forecasting Model）模拟与数理统计方法,设计4组城市气温对比方案,定量模拟京津冀城市群土地利用时空格局变化对区域热环境的影响。结果表明： 1）2000—2015年城市群建设用地增加2 840 km²,94.37%由耕地转换而来; 2）北京土地利用变化对廊坊、天津和唐山气温变化的影响最为明显,天津的土地利用变化对廊坊气温变化的影响最为明显; 3）分季节来看,北京与天津的土地利用变化对城市群季均气温的影响排序为：秋季>夏季和春季>冬季; 4）其他地区土地利用变化使北京市年均气温增加0.07 ℃,且夏季降温作用明显,而该变化对天津市年均气温作用不明显,但秋季与冬季的增温区域形成了京津唐热环境连片发展的空间分布格局; 5）城市群土地利用变化对热环境影响表现出明显的“遥响应”特性,因而有必要从大尺度、泛区域的角度认识城市扩展对热环境的影响。     

关中平原城市群夏季城市热岛特征及驱动力

以2001~2017年夏季长时间序列的MODIS地温产品及相关数据为基础,使用Mann-Kendall非参数检验与Sen’s斜率分析法揭示了关中平原城市群地表热环境的时空变化趋势,利用主成分分析法构建城市热环境指数（UTEI）来表征地区热环境的优劣,借助地理探测器对影响地表温度（LST）的主要因子进行驱动力分析.结果表明,关中平原城市群2001~2017年间夏季白天平均LST为29.3℃,夜晚为18.3℃,白天和夜晚LST的变化率分别为-0.053和0.026℃/a,白天的降温幅度略高于夜间的增温幅度.地表热岛强度（SUHII）在17a间呈上升趋势,白天的增长速率大于夜间,老城区的SUHII大于新建城区.UTEI与LST之间存在显著的负相关,白天（P<0.05,R²=0.850）和夜晚（P<0.05,R²=0.624）都表现为二次曲线关系.因子探测分析表明,地表干度指数（NDBSI）、高程（DEM）与增强植被指数（EVI）是白天LST空间分异的主控因子（q>0.6）,夜晚LST受夜间灯光、DEM与气溶胶光学厚度（AOD）的影响更大（q>0.4）.交互探测结果显示,DEM与NDBSI之间的交互效果在白天最好,DEM与夜间灯光之间的交互作用在夜间最大,任意双因子之间的交互作用优于单一因子的作用效果.本研究对于加强关中平原城市群地表热环境的监测与评价具有重要指导意义.     

城市空间结构对城市热场的影响—— 以济南市夏季为例

建筑是城市空间结构的主要构成要素,其在空间上的立体拓展,不但改变着城市下垫面,也影响着城市空间的能量平衡和空气流动,进而对城市热场的分布产生影响.文章以济南市中心城区为研究区域,基于Landsat 8遥感影像数据,首先使用大气校正法反演城市地表温度,以此表示城市热场,并基于建筑、绿地和水体构建多维城市空间结构指标体系;...     

Influence of new town development on the urban heat island - The case of the Bundang area

Five new towns have been developed around the Seoul metropolitan area since 1996. However, these new towns generate lots of traffic and related problems in the areas including those new towns and Seoul as a result of increases in population and a lack of ecological-self-sufficiency. Currently, construction of another new town is under deliberation, and what should be a major consider is the notion that the new town be located within a wide, green zone. Many studies have revealed that green space can play an important role in improving urban eco-meteorological capability and air quality. In order to analyze the urban heat island which will be created by the new urban development, and to investigate the local thermal environment and its negative effects caused by a change of land use type and urbanization, Landsat TM images were used for extraction of urban surface temperature according to changes of land use over the last 15 years. These data are analyzed together with digital land use and topographic information. As a study result, it was found the urban heat island of the study area from 198.5 to 1999 rapidly developed which showed a difference of mean temperature above 2.0. Before the Bundang new town construction the temperature of the residential area was the same as a forest, but during the new town construction in 1991 analysis revealed the creation of an urban heat island. The temperature of a forest whose size is over 50% of the investigation area was lowest, and thus the presence of a forest is believed to have a direct cooling effect on the urban environment and its surroundings. The mean temperature of the residential and commercial areas in the study was found to be 4.5 higher than the forest, and therefore this part of land use is believed to be the main factor causing the temperature increase of the urban heat island.     

城市化影响杭州城市热环境的数值模拟研究

通过对城市区域的气候要素进行精细化数值模拟,可以研究城市化对城市热环境的重要影响.利用WRF/UCM模式,以杭州为例,通过采用不同的下垫面土地利用分类数据,分析量化历史城市化进程对月尺度城市热环境的影响,并进一步设计了敏感性模拟试验,研究杭州地区在理想化条件下城区面积增加约2倍时,城市热环境的变化情况.模拟结果表明,杭州地区在2010~2017年的城市化进程中,城区面积约增加了1倍,导致8月热岛强度等级高于”无”（Ht>0.5℃）的区域扩大了91%,且主城区的2m平均气温增加了0.4℃,但中心城区热岛强度等级没有明显提升.杭州城区面积在2017年基础上约增加2倍时,8月热岛强度等级高于”无”的区域扩大157%,1846.4km²的中心城区热岛强度等级由”弱”或”无”（Ht≤1.5℃）提升为”中等”（1.5相似文献   

上海市城市热岛景观格局演变特征研究

城市热岛空间格局特征及其内在驱动机制的研究可为缓解城市热岛效应、城市规划与产业布局提供科学依据,目前这方面研究还比较少,相关机制并没有得到完全的揭示。该研究以上海市为研究对象,采用1987、1996、2002和2010年4景Landsat TM/ETM+遥感影像,对城市地表温度进行了反演与分级。借助景观格局指数,分析了上海市城市热岛景观格局时空演变特征。结果表明:随着1987-2010年上海市不断城市化,各级热岛景观类型斑块数量持续增加,高等级的城市热岛景观类型面积也持续增加,整个城市热岛景观趋于破碎化。热岛景观总体聚集度下降,连通性下降,但是低等级热岛景观向高等级热岛景观转移的面积逐渐增加,景观类型之间面积差异逐渐减小,景观均匀度和多样性增加。城市化过程中,人口数量的增加和经济的快速发展对城市热岛景观格局的形成和演变具有重要的影响。研究结果揭示了城市热岛格局随城市化进程的时空演变特征,可以为制定有效的热岛效应缓解措施提供参考依据。     

基于条件高斯模拟的城市灰尘Pb元素的空间分布特征

城市灰尘是分散于城市不同区域的表面固体颗粒物。城市灰尘对城市环境造成的污染越来越多地受到人们的关注,尤其是城市灰尘重金属对城市生存环境造成的危害。本文利用R软件中的Gstat包,对金华市城市地表灰尘中的Pb元素含量进行500次条件高斯模拟,并从中随机抽出3次模拟对其模拟结果进行分析,从模拟结果可以看出研究区Pb元素总体上显示出相似的空间变化趋势,但在细部空间变化上是有差别的。条件高斯模拟法对未知点的模拟值具有不确定性,克服了普通克里格法的平滑效应,能够更好地反映研究区的随机性和结构性。