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.      

基于TM影像的城市地表湿度对城市热岛效应的调控机理研究

论文以探究城市热岛效应调控机理为研究目的,以徐州地区1985-2010 年夏季四期Landsat TM影像为研究数据,应用单窗算法、K-T变换、空间叠加分析以及缓冲区分析等研究方法,对徐州市城市热岛时空变化特征进行了反演,重点对徐州市城市热岛强度的调控机理进行了分析并提出了通过K-T变换提取表示城市建成区内部植被与水体覆盖程度的城市地表湿度(ULSW)这一新指标.研究结果显示:城市地表湿度显著区对城市热岛效应起到了有效的调控作用,并且随着城市地表湿度值的提高,区域内部以及周围环境的温度都会随之下降.城市地表湿度指标对于城市热岛效应的调控水平具有一定的代表意义.     

武汉市城市热岛与植被覆盖的空间相关性分析

以Landsat ETM遥感影像为研究数据,反演获得武汉市的地表温度,并提取NDVI信息。通过空间邻域分析和局部空间相关性分析方法,研究了武汉市的城市热岛与地表植被覆盖之间的相互关系。结果表明:武汉市地表温度和NDVI呈现明显的空间负相关性。同时,随着空间邻域半径的增加,地表温度和NDVI的空间相关性有增强后减弱的过程,绿色植被对地表温度有效调节半径约为700 m。在空间分布上,汉口、武昌、汉阳三镇核心主城区及黄陂、新洲部分远城区地表温度和NDVI负相关性最为显著,靠近水体的区域正相关性最为显著。     

黄土高原地表温度变化的时空格局

地表温度是表征大气底层和陆地表层之间热量状况的重要指标,地表温度的变化受地表反照率、蒸散发、地表粗糙度等因素的影响。利用MODIS数据中的地表温度、地表反照率和蒸散发数据产品,分析了2000~2013年黄土高原生长季地表温度变化的时空格局,探究了地表温度变化与地表反照率和蒸散发之间的关系。结果显示,2000~2013年,黄土高原地表反照率由2000年的0.178下降到2013年的0.146,年际下降速率为0.0015/a;蒸散发量由314.33mm增加到455.24mm,年际增加速率为6.56mm/a;日地表温度呈波动降温趋势,幅度为-0.16℃/a;夜地表温度有升高的趋势,但不显著,幅度为0.035℃/a;昼夜温差减少显著,幅度为-0.2℃/a,温度变化显著的区域集中于黄土高原中部地区。地表温度与地表反照率和蒸散发量之间相关性显示,日地表温度与地表反照率呈正相关关系,与蒸散发量呈负相关关系,在山西西部、陕西北部和甘肃南部区呈极显著相关关系,且日地表温度与蒸散发的相关性强于与地表反照率的相关性,夜地表温度的变化与地表反照率和蒸散发不具有显著相关性,因此,受退耕还林工程的影响,研究区蒸散发增加是引起地表温度降低的重要原因。     

近15年沈阳市夏季热岛效应时空变化特征

为了揭示沈阳市2002-2016年间夏季地表热环境时空变化规律,展示热岛的基本特征,利用MODIS地表温度(LST)产品(MOD11A2)数据和归一化植被指数(NDVI)MOD13A3数据,分析了不同行政区划尺度以及空间像元尺度LST的时空分布及其与NDVI的相关性。结果表明:(1)沈阳市9个行政区中,除康平县外,其他8个行政区地表温度具有增加的趋势;(2)中心城区以建设用地和硬化路面为主,且植被覆盖率低,是城市的主要热源区;(3)从空间像元尺度上看,研究区61%的区域地表温度具有增加的趋势;(4)强热岛区主要分布在中心城区以及新民市、辽中县城区,温度最低区主要分布在研究区内的水域和高植被覆盖区。空间尺度上,地表温度与NDVI主要呈现负相关关系,结合热岛强度和地表温度与NDVI相关性分析,表明水体和植被有助于改善城市热环境状况。     

天津市热环境时空演变及影响因素分析

随着城市化进程加快,城市热环境发生显著变化,对人类活动造成很大影响。为探究天津市城市热环境时空变化及其影响因素,基于2005—2020年四期Landsat遥感数据,利用辐射传输方程法反演地表温度,计算城市热岛比例指数,用标准差椭圆法分析城市热环境发展和布局,利用地表温度并结合土地利用分类研究城市地物覆盖类型与地表温度的响应关系,并采用地理探测器探究高程、绿地、建筑用地和水体对地表温度变化的影响差异。结果表明：天津市热岛足迹沿主干道由市内六区向环城四区发展,天津城市热环境呈现先增高后降低的趋势;由标准差椭圆分析可知,城市热岛呈现发展主轴维持在东北—西南方向,整体空间格局呈现放射状分布;天津市中心城区建筑用地面积占比逐年增加,水体面积占比逐年降低,各类型地物平均温度排序为：建筑用地＞绿地＞水体;地理探测器分析表明：NDBI和NDVI是影响地表温度变化的主要因子,NDVI和MNDWI对LST交互作用最强,是城市热环境驱动作用最强的因子组合。     

基于TM数据的自贡市热岛时空变化研究

热岛效应是城市化对城市环境影响的一个重要特征.为了研究自贡市10年来城市化进程对热岛效应的影响,采用TM数据与GIS相结合的方法定量分析城市地表温度的时空变化.根据2000和2009年两个时相的LandsatTM影像本文提取了研究区的地表温度以及土地覆被信息,在此基础上对这10年来自贡地区的热岛时空变化及其与植被、建筑用地变化的关系进行研究.分析结果表明,研究区地表温度与植被、建筑用地之间存在明显的相关性.     

基于MODIS数据的重庆市地表热环境效应研究

利用2000—2006年EOS/MODIS卫星资料反演的地表温度(LST)和植被指数(NDVI)资料,分析了重庆市夏季地表热场分布状况,并对重庆市夏季地表热场变化规律及成因进行了研究. 结果表明:①重庆市夏季LST分布区域特征明显,东北部LST最低,西部LST最高;2000—2003年重庆市除了中部地区LST升高外,其他地区降温明显;2003—2006年重庆市中部和西部地区LST明显升高. ②2000年以来,重庆市热岛效应明显增强,重庆市中心强热岛区(城郊温差大于8 ℃)面积由2000年的53 km2增至2006年的313 km2;城郊最高温差由2000年的10.8 ℃增至2006年的14.5 ℃. ③重庆市的LST和NDVI具有显著的负相关关系,相关系数均在-0.7以上;在植被长势较好的2000和2003年,重庆市NDVI每升高0.1,LST降低约4 ℃;而在植被长势较差的2006年,NDVI每升高0.1,LST降低约5 ℃. ④在2006年大气环流异常背景下,NDVI的急剧降低和城市热岛效应的显著增强进一步促进了重庆市高温伏旱天气的形成.      

中国城市热岛时空特征及其影响因子的分析

全球气候变暖背景下,城市热岛效应会加重城市地区的热胁迫,对人类健康和生存发展提出严峻挑战.近年来我国雾-霾污染情况严重,但雾-霾对城市热岛影响的认识仍较匮乏.本研究基于MODIS遥感卫星地表温度数据,明确了我国2003~2013年白天、夜间以及四季城市热岛的空间变化,并从生物物理学和生物化学角度定量分析其控制机制.结果表明,影响我国白天城市热岛强度的主要因素为人口、农田灌溉和植被活动.纬度、降水量、反照率以及气溶胶浓度是夜间城市热岛强度的主控因子.从对比城乡粗糙度、反照率等生物物理学属性的角度,揭示了乡村背景环境对城市热岛分析的重要影响.结果表明,雾-霾治理可以缓解我国夜间城市热岛现象和热胁迫,有利于缓解区域甚至全球气候变化.     

典型喀斯特城区土地利用变化对地表温度的影响分析

利用TM遥感影像数据,运用ENVI及GIS技术,提取典型喀斯特城区(白云区)2002~2013年的土地利用覆盖类型,并反演出地表温度,从而进一步分析探讨土地利用变化对地表温度的影响。贵阳市白云区是贵阳市重点工业区和新2型工业集中分布区,在2002~2013年土地利用变化明显,特别是城区建设用地增加显著,从35.11增加到71.81 km,并占用了大量耕地和灌疏林。白云区土地利用类型的变化引起地表温度的改变,尤其是建设用地的扩张对地表温度影响较大。对地表温度与NDVI关系进行分析,结果表明不同土地类型的地表温度与NDVI相关程度不同。     

济南城市热岛动态变化遥感定量监测及其驱动因素分析研究

城市热岛是城市发展过程中遇到的难题,对人居环境造成较大影响.定量分析研究城市时空演变特征,探究热岛驱动因素,有助于为城市热岛动态变化分析提供技术支撑.论文以济南市为研究对象,采用2000年-2009年间7-8月份MODIS LST数据,分析10年间热岛变化特征.结果表明,10年间,济南城区温度明显高于郊区,热岛效应显著,并且,热核区、特高温区等区域呈现周期性扩张与收缩规律;通过提取2000年及2009年济南市人工表面与植被面积,发现2009年比2000年人工表面面积扩张33.33％,植被减少6.76％,且人工表面扩张与植被减少的区域大部分重合,这对城市热岛形成产生了一定促进作用.另一方面,通过统计分析2000年与2009年人口数量、机动车保有量、烟尘排放量数据,分析济南城市热岛驱动因素,结合城市规划建设,为缓解济南城市热岛提出参考性建议.     

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.      

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.     

基于热红外遥感数据和光谱混合分解模型的城市不透水面估算

不透水面的迅速增长是城市化的显著特征之一,针对大范围的城市监测,运用遥感技术迅速提取城市不透水面是当前国内外研究的热点。论文选用Landsat 7的ETM+影像,基于光谱混合分解模型,结合热红外遥感数据反演生成的地表温度,研究杭州市的不透水面分布信息的提取。通过高、低反照率、植被及土壤4类光谱端元的线性组合来表征不同城市土地类型,并利用地表温度和土壤分量分别剔除高、低反照率分量中的"噪声",综合修正后的高反照率分量和低反照率分量估算杭州市不透水面分布。结果显示,研究区中均方根误差的平均值为0.003 6,不透水面分布结果与同期Google earth上的高分辨率影像和SPOT 4影像的解译结果对比分析,绝大多数样本的估算值与解译值之差落在±0.15区间内,精度令人满意。研究表明,热红外遥感数据和光谱混合分解模型相结合,可以实现对不透水面进行快速、精确的估算。     

基于遥感的北京市城市化发展与城市热岛效应变化关系研究

下垫面改变、大量人为热排放及城市区域本身的温室气体排放是导致城市热岛产生的主要原因,城市规模则决定了城市区域热岛效应的影响规模与强度,进而影响区域空气中污染物的扩散.利用1978年以来不同时段的遥感影像对北京城市用地、绿地、归一化植被指数、城市热岛区面积进行了监测,分析了北京市20余年来城市规模的变化及空间布局特征、城市绿地变化、城市热岛效应及其相关关系,旨在为城市合理布局,改善环境状况提供基本信息.结果表明,北京市20余年来城市热岛区面积增长明显,2000年以来四环内由于绿地面积增长、城市结构日趋合理,城市热岛有减缓的趋势.      

上海下垫面温度与城市热岛——气象卫星在城市气候研究中的应用之一

应用美国Tiros-N卫星资料对上海地区下垫面温度分析的结果表明,在晴天城市下垫面温度均高于郊区。城市内部下垫面温度差异则与人口密度,建筑物密度、工厂密集区以及黄浦江、苏州河水域温度特征有关。 通过对接近同步的卫星下垫面温度资料与实测气温资料的对比分析,发现白天城市下垫面增温速率比郊区快,而气温的增温率相差不大。因此白天当下垫面温度热岛十分显著时,气温热岛并不一定显著,甚至完全不存在。但与此同时,白天城市下垫面的增温引起的能量下传和储存却为夜间城市热岛的形成奠定了能量基础。这部分能量在日落以后,以长波辐射湍流热交换等形式提供给城市大气,部分地补偿了由于大气长波辐射而损失的能量,使城市气温下降缓慢,相对于降温较快的郊区来说,便形成了城市热岛。     

防御城市高温灾害、减低夏季热岛强度的途径

以上海市气象观测资料为基础,探讨了在区域性高温背景下,叠加上城市热岛效应所导致的高温灾害的成因及危害,提出了减低危害的对策及途径。