杭州城市热岛空间分布及缓减对策

以夏季的杭州市为例,利用Landsat 5 TM热红外遥感数据提取并反演了杭州市地表的覆盖类型与地表温度,通过热场分级分析和剖面分析的方法,对杭州城市尺度下热岛的空间分布特征进行了分析,并揭示了杭州热岛的分布格局与城市用地类型、功能布局之间的空间对应关系,从城市用地类型的演化、城市空间格局的改变、城市用地布局的合理性以及人为热排放等方面剖析了杭州城市热岛的产生与影响机理.最后,从城市规划视角提出了合理控制城市用地扩展、构建开敞的城市生态空间、优化城市用地功能布局以及开展城市下垫面规划设计等城市热岛缓减对策,供未来杭州城市热环境改善工作参考.     

基于投影寻踪模型的屋顶绿化对城市热岛效应影响的模拟方法

屋顶绿化是缓解城市热岛效应及相关问题的有效技术手段之一，但如何定量分析评价缓解效果却是难点，因此需要探究一种可以模拟城市任意区域屋顶绿化对城市热岛效应影响的定量分析方法，为城市规划和热岛治理提供帮助。利用绿色屋顶实验数据和地面观测气象数据代入投影寻踪建模，构建了一种可以全天候模拟原屋面与绿化屋面温差的模型，通过验证实验对模型进行了模拟精度测试，并以南宁市热岛中心区域为例开展了屋顶绿化对城市热岛效应影响模拟。结果表明：基于投影寻踪模型的屋顶绿化对城市热岛效应的影响模拟方法可有效模拟出任意区域在开展屋顶绿化后，热岛效应的缓解情况；通过屋顶绿化，可减少研究区域40.1%的热岛面积，可显著改善该区域的热岛情况。     

深圳城市热岛研究

作为我国发展速度最快、城市化程度最高的地区之一,深圳已明显发现城市热岛效应。选取深圳气象局设立的19个自动气象站2004年全年非降水日逐日各时刻正点的温度数据进行了分析,并比较了它们的区域差异。结果显示,深圳的城市热岛呈现出明显的多中心现象,全年热岛强度平均值高达2.6℃。对热岛强度值日变化的分析发现,13-18点是全天热岛强度最大的时段,与一天中的温度最高时段相符。对各季热岛强度日变化的分析发现,春夏季在午后至傍晚时段热岛强度较大,秋冬季在中午至午后时段热岛强度较大。深圳在少雨的冬半年热岛发展较稳定,变化规律性也比较明显,说明降水、有风等天气要素对热岛发展有很大的影响。     

山西省夏季极端高温的时空变化及特征分析

利用山西省67个国家气象观测站1971-2020年夏季6～8月的日最高气温数据,依据百分位法计算、统计得到山西省夏季极端高温阈值、强度和天数,并通过反距离加权法、克里金法、薄盘光滑样条法插值得到山西省夏季极端高温阈值、强度的空间变化规律,评价了极端高温综合强度;在此基础上通过Theil-Sen法分析了山西省夏季最高气温的变化规律,并通过Mann-Kendall法对最高气温进行突变检验。结果表明：1971-2020年山西省夏季极端高温阈值变化范围为29.4～37.7oC,强度为30.2～38.4oC,自北向南递增;1971年以来山西省夏季极端高温天数为5.8～8.0 d·a^-1,晋南>晋北>晋中,晋西>晋东,1997年前及2011年前后极端高温综合强度较弱,而1997-2011年及2011-2020年极端高温综合指数变化幅度加大,极端性整体增强;山西省夏季最高气温整体呈显著上升,平均上升速率为0.3oC·10 a^-1,晋北、晋中和晋南上升速率分别为0.3oC·10 a^-1、0.3oC·10 a^-...     

雨强和植被覆盖度对坡地侵蚀产沙影响强度研究

以降雨强度和植被覆盖度为两个主要变量,采用人工模拟降雨的试验方式,应用线性和非线性相结合的计算方法,分析研究了降雨强度和植被覆盖度这2个直接因素以及径流量和含沙量2个间接因素在坡地水力侵蚀产沙过程中的复合影响及影响权重,结论如下:在单一要素的拟合分析中,雨强和径流量的相关性最大,植被覆盖度与含沙量的关系最明显。由此推得,雨强对径流量的影响显著,植被覆盖度对产沙量的影响大于雨强;复合相关性拟合显示,产沙量与径流量和含沙量的关系显著,含沙量对产沙量的影响大于径流量的影响,雨强对产沙量的影响大于植被覆盖度;4个分析因素中,对坡地侵蚀产沙影响权重最大的是径流量,2个直接因素中以雨强的影响权重最大。由此提出,在坡地侵蚀产沙的控制实践中,应在坡面水利工程控制坡面径流的基础上,发挥植被覆盖度的作用。     

我国北方沙尘暴与植被覆盖度关系研究

利用NOAA/AVHRR和旬归一化植被指数NDVI数据,计算了1983-2000年中国北方13省市区的植被覆盖度,分析了这些地区植被覆盖度的时间变化趋势和空间分布规律,研究了中国北方沙尘暴与植被覆盖度之间的关系。结果表明:我国北方沙尘灾害频次与植被覆盖度有很好的对应关系,1983-2000年的18年间,我国北方大部分地区植被覆盖度增加,这段时期沙尘灾害频次总体呈降低趋势,其中20世纪80年代我国北方大部分地区植被覆盖度增加,这一时期我国北方沙尘暴发生频数下降;20世纪90年代,我国北方大部分区域植被覆盖度呈下降趋势,特别是华北和西北干旱与半干旱地区,下降趋势显著,这一时期我国北方沙尘暴发生频数在减少中有回升趋势。研究结果表明,植被覆盖度是影响中国北方沙尘暴频次变化的重要因素。     

厦门岛近10年热岛效应动态变化及预测分析

以厦门岛2000年至2010年的Landsat ETM+遥感影像为数据源,利用Mono-window算法,在ENVI软件的支持下对厦门岛的地表温度进行了反演,得到了厦门岛10 a来地表温度分布的动态变化图。结果发现,厦门市的热岛随着时间的推移呈现出不断扩张的趋势。最后,运用马尔科夫模型预测了厦门岛2010年以后热岛面积比例的变化趋势,从趋势上看,其强绿岛及正常区的面积变化不大,绿岛区面积比例逐渐变小,热岛区面积逐渐增大,强热岛区面积缓慢增大。     

基于GIS的华东地区高温灾害危险性分析

基于高温灾害危险性分析基本思路,运用Pearson-Ⅲ型概率模型进行高温强度—频率估算;借助ArcGIS地统计分析和栅格重分类工具开展华东地区高温灾害危险性评估与分区。研究表明:100年一遇情景下,华东7省市高温强度分布在0～73.25 d/a,且以35～65 d/a最为集中;高温灾害强度在空间上呈现出"中心—外围扩散"模式,即以福建省的南平和永安为高温中心,依次向外围递减;到江苏省和山东省则出现明显的高温"低值"区域。高温高危险等级分布在江西、福建和浙江交汇区域,低危险等级广泛分布在江苏、安徽和山东等地;随着重现期降低,高温危险等级逐渐降低,高危险区域面积逐渐减少。     

三江源区草地参照覆盖度提取及草地退化研究

发展了一种基于遥感的参照覆盖度提取及草地退化评价研究的方法。以三江源区为研究区,利用1981-2006年8 km×8 km空间分辨率的逐旬NOAA AVHRR NDVI数据、植被类型图、土壤类型图、DEM及生长季气象数据,依据植被、土壤、高程、生长季累积降水和积温5种因子,将三江源区划分为768个生态单元,每个生态单元具有相似的生长条件。提取每个生态单元范围所覆盖栅格具有的最大植被覆盖度作为参照植被覆盖度,将其他年份的植被覆盖度与之比较,得到该年份草地退化情况。这种方法可以在一定程度上解决目前大范围草地退化评估过程中面临的缺乏参照系统及遥感数据应用误区等问题。结果显示,三江源草地退化格局在1980年代之前已经基本形成,之后草地退化情势没有大的发展。而进入2000年后,草地退化趋势得到了初步遏制,但退化形势依然严峻。各县退化严重程度不一,相比而言西部各县较东部各县草地退化更为严重。该结果与三江源草地退化状况基本符合。     

北半球变绿有原因

在由美国波士顿大学和美国宇航局戈达德航天中心共同开展的研究中,科研人员分析了从1981年到1999年欧洲、加拿大、美国和亚洲的气象卫星数据。结果发现,北半球在过去20年中绿色植被覆盖密度有显著的上升。但科学家说这一现象并不表明地球环境有所改善,因为这有可能是由全球变暖引起的。 研究人员说,他们发现北纬40度,即纽约、马德里和北京所处纬度的植物自1981年以来越来越茂密了,但植被面积并没有扩大,只是现有植被变得更加密集。从中欧到西伯利亚,60％以上的植物生长区在过去20年中变得更加繁茂。     

基于GIS-ESDA的城市热岛效应研究

随着城市化水平的不断提高,大中型城市热岛效应愈显严重。采用地理信息系统(GIS)与探索性空间数据分析(ESDA)相结合的方法,综合计算各因子作用及温差,以长沙市为例,研究了城市热岛分布、热岛强度的空间分布与城区人口密度、用地类型的关系。研究结果表明:(1)城市热岛及热岛区域人口呈集聚分布;(2)地块间的温差与用地类型及人口密度有密切联系,商服公共设施用地上的人口密度与热岛强度呈正相关性,工业热源地区该关系则呈二次方程曲线形式;(3)人口密集、建筑紧凑的街道在人口密度超过200人/hm2后将有可能形成新的热岛。(4)商服公共设施和工业热源因素对城市下垫面热量有互生性及放大性。     

高温下混凝土和钢筋强度的统计分析

通过对我国有关高温下普通混凝土抗压强度、热轧钢筋屈服强度和预应力钢筋极限强度的大量试验数据进行统计分析,发现在绝大多数情况下他们与各自常温强度之比(相对高温强度)均符合正态分布.给出了不同温度作用下上述3类建筑材料相对高温强度的均值和均方差,分别建立了高温下3类建材的相对高温强度均值和具有95%保证率的分位值随温度的定量变化关系.作为基于可靠度的结构抗火设计基础,积极开展高温下各类建筑材料的力学性能统计分析是十分必要的.     

潜在森林火险评估方法研究——以山东省为例

森林火险图在森林火灾管理和研究(瞭望塔、风险评估和其它各种仿真研究)中扮演着至关重要的角色,在充分考虑导致火灾的因素(常量和变量)着火可能性基础上,利用遥感(RS)数据获取速度快、面积大和地理信息系统(GIS)空间分析特点生成静态和动态指数构成集成火险指数。静态火险指数将多年近地面平均气温、多年近地面空气比湿、植被类型、植被覆盖度、海拔、坡度、坡向、距居民地距离、距道路距离、人口素质等引起火灾最为重要的10个因素作为研究因子;动态火险指数利用美国潜在火险指数模型,利用MODIS数据波段多、反演数据强的特点,获取了地表温度、大气湿度、植被湿度等数据得到死、活可燃物湿度。通过2011年132个火点的验证,火点处的集成火险指数值在非常高以上占了82.6%,说明了集成火险指数在潜在火险应用方面的价值。     

基于PSR和AHP方法的西安市城市内涝脆弱性评价体系构建与脆弱度评估

本文基于灾害系统理论和"压力-状态-响应"模型(PSR),构建了城市内涝脆弱性指标体系。利用2010、2012、2016、2017年共4期西安市统计年鉴数据提取了西安市城市内涝脆弱性指标,使用AHP(层次分析法)计算指标权重,提出城市内涝脆弱度指数,并综合分析评价了西安市城市内涝的脆弱程度。研究结果表明:自然和社会状态对城市内涝的脆弱性起决定性作用,外在压力和后期响应作用次之。其中,水面面积、排水管网密度、坡度、暴雨强度是对城市内涝脆弱度影响最大的因子,均大于10%;建成区面积、暴雨次数、人口、从业人数、投入资金、绿化率、GDP、防洪堤长度对城市内涝脆弱度的影响一般,影响力在2%-9%之间;年降雨量、年降雨天数、道路长度对城市内涝脆弱度影响较小,均小于2%。西安市4期的城市内涝脆弱度指数均为较低水平,说明西安市的城市内涝脆弱度指标平稳,灾害风险小,比较适宜人居。西安市城市内涝脆弱性评价,对区域城市管理、灾害预警、推进海绵城市建设等具有重要意义。     

多年冻土区冻融灾害风险性评价

青藏高原多年冻土区由于自然环境变化和人为活动的影响,不少区域存在如热融滑塌、冻胀丘、融沉、冻胀等与冻土变化相关的冻融灾害。冻融灾害的存在与发展给冻土区环境与开发带来极大影响。在广泛现场调查和查阅相关资料的基础上,分析了各种灾害的形成机制以及冻融灾害的主要影响因素。结合地质灾害形成机理和多年冻土区工程建设的实际情况,确定了以岩土性质、活动层厚度、植被覆盖度、坡度、海拔、纬度为内因,年平均气温变化、人为活动为外因的评价模式。评价结果表明,整个青藏高原在现状条件下以中低风险性为主。中高风险区主要分布在年平均地温较高、人类活动强度较大的区域。     

坡面径流携氮素流失的多要素影响效应研究

为研究坡面氮素的流失特征,探索植被覆盖度、坡长和不同施肥处理对全氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)流失的影响,选定不同植被覆盖度(0%,15%,30%,45%,60%,75%,90%)、不同坡长(3,4,5 m)和不同施肥处理(空白(CK),无机复合肥(CF))作为可变因素,在红壤坡面上进行室内人工模拟降雨试验。结果表明:随着植被覆盖度的增大,不同坡长坡面径流中各形态氮素的平均流失浓度均大致呈现上升趋势,不同坡长间各形态氮素平均流失浓度的总体规律为5 m 3 m 4 m。TN和NO_3~--N的总流失量随着植被覆盖度的增大而减少,而NH_4~+-N的总流失量没有明显变化规律。在等坡长差的情况下,5 m与4 m坡长间的各形态氮素流失量的增幅大于4 m与3 m间的。径流中氮素的流失以可溶态氮为主,而NO_3~--N是径流中氮素流失的主要形态。施用无机复合肥会使径流中各形态氮素的总流失量明显提高,其中NO_3~--N流失量占TN流失量的比例上升,NH_4~+-N比例下降。径流中各形态氮素的总流失量与植被覆盖度、坡长都达到了极显著相关水平,总体来说是NO_3~--N TN NH_4~+-N、植被覆盖度坡长。植被覆盖度和坡长对径流中各形态氮素总流失量的综合影响分别可以用线性相关方程进行描述,显著性依次为TN NO_3~--N NH_4~+-N。     

基于模糊概率的阿坝州公路洪灾孕灾环境分区

公路洪灾孕灾环境的合理分区可从理论上为公路洪灾的防治工作提供指导。以四川阿坝州为研究对象,根据公路洪灾致灾原理,遴选出公路沿线历史地质灾害发育、地貌条件、岩土体性质、年均降雨量、人口密度、植被覆盖度和地质构造7个因子,依据专家系统分为4级后赋值构成评价指标体系。综合层次分析法和专家效度法得到各指标的相对权重,并结合模糊理论给出模糊权重。采用模糊概率综合评价模型将公路洪灾孕灾环境分成低易发区、中易发区、高易发区和危险区4个危险等级。分区结果显示:阿坝州公路洪灾孕灾环境发展较为充分,以县为单位分成了高易发区、中易发区和低易发区,分别占全州面积的38.1%、39.4%和22.5%,研究成果对于该区公路洪灾的防治具有积极意义。     

近50年江苏省夏季高温热浪的时空分布特征分析

根据江苏省1955-2007年7-9月逐日最高气温资料,分别以日最高气温≥35℃的高温天数、持续3d、5d的高温过程、平均最高气温为指标,建立了各站点的高温日数、高温强度的时间序列。分析发现,该省20世纪90年代中后期以来处于一个偏热期,苏州等城市近几年高温次数明显增加,而西南区域南京等城市夏季的最高气温则有下降趋势;同时,运用小波分析方法对该省高温时空分布的周期性进行了分析,结果表明,江苏省年平均最高温度变化中5～6a的周期振荡在各地区中反映得比较明显。     

中巴经济走廊极端高温事件风险评估

基于中巴经济走廊地区1961-2015年逐日最高气温数据、人口经济、耕地等数据,选取极端高温事件强度、频次、持续时间、人口密度、耕地面积占比、不透水面积占比、GDP、脆弱人口比重和性别比重9个指标,采用层次分析法和熵权法确定各指标组合权重并对中巴经济走廊地区极端高温事件进行风险评估。结果表明：中巴经济走廊地区极端高温事件风险分布具有明显的空间差异,绝大部分地区属于低（较低）风险地区,高（较高）风险地区主要分布在旁遮普省与信德省;极端高温事件高风险地区面积占比最大的行政单元为信德省,低风险地区面积占比最大的行政单元为中国喀什地区;历史极端高温事件与本研究的评估结果基本一致。     

基于随机森林算法的水土流失影响因子重要性分析

水土流失是诸多因素综合所致,确定水土流失因子的重要性具有重要意义。本文以福建省为例,利用土壤侵蚀强度等级数据及导致水土流失的年侵蚀降雨量、土壤类型、坡度、坡长、植被覆盖度及土地利用类型等数据,引入随机森林算法,提出通过平均精确率减少值(MDA)和平均不纯度减少值(MDG)归一化相加的方法确定要素重要性,并与MDA和MDG排序赋值相加的方法进行对比。结果表明:随机森林算法适用于水土流失影响因子重要性分析;归一化相加法对因子重要性的表征效果较好,优于排序赋值相加法,不仅能判别因子的相对重要性,还可定量表达因子间差异的显著性;在所分析的六个要素中,植被覆盖度最为重要,地形特征次之,而土壤类型对是否发生水土流失重要性影响较弱,与已有的实验和研究结果吻合,结果合理。在判断无流失与其它流失等级间关系时,植被覆盖度的重要性具有很大的优势,量级上是第二位的2倍以上。