建筑因子对城市湖泊温度效应的模拟研究——以湖南烈士公园湖泊为例

伴随着城市化进程加快,城市快速扩展、人类活动加剧引发了诸多生态环境问题,其中城市热环境问题尤为突出,而城市湖泊在改善城市小气候方面有着重要的影响。选取湖南烈士公园湖泊作为研究对象,采用定点实测与CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟相结合的方法,重点讨论了建筑后退湖岸距离、建筑高度以及建筑间距对湖泊温度效应的影响程度。结果表明:(1)湖泊周边建筑是影响夏季湖泊降温效应的因素之一,主要原因是建筑会降低来流风速,且建筑表面对太阳辐射的吸收和反射会抵消湖泊带来的降温作用;(2)仅改变建筑后退湖岸距离,而不改变建筑高度及布局,无法扩大湖泊降温效应的影响范围;(3)随建筑高度增大,湖泊周边温度效应的消极作用越大,削弱了湖泊的降温效应,当湖南烈士公园周边400m内建筑增加1倍时,区域温度升高0.82℃;(4)湖泊周边不同的建筑布局方式会影响城市湖泊温度效应,表现为行列式周边式点状式,仅增大建筑间距会增大建筑群对周边区域的辐射影响范围,使得受建筑影响的高温区面积增大。综上,若要削弱建筑因子对城市湖泊温度效应的负面影响,需综合考虑湖区周边建筑据湖岸距离、高度、布局多个因素,才能将湖泊的降温效应发挥到最大。该研究结果对于加深湖泊在改善城市小气候方面的认识以及城市湖泊区域的规划建设具有重要参考价值。     

高密度建成区湖泊水体的热缓释效应及其季相差异——以广州市中心城区为例

城市内部湖泊水体作为城市生态空间的重要组成部分,对城市热岛效应的缓解具有重大意义。基于多源遥感数据,提取广州市中心区内部湖泊水体并反演夏、秋、冬三期不同季相的地表温度,分别从降温强度(ICE)和影响范围(SCE)两个角度,定量刻画城市核心区内部湖泊的热缓释效应,分析湖泊水体的自身景观特征及其周边景观配置对湖泊热缓释效应的影响及其季相变异规律。结果表明,(1)广州市中心城区的地表温度的高温区主要与城市建成区相对应,夏、秋、冬三季湖泊水体分别比中心城区平均温度低4.97、2.78、0.71℃,形成城市中的"冷岛"。(2)夏、秋、冬三季,湖泊水体内部温度主要受水体面积(S)及边界形状(LSI)的影响,湖泊的面积越大或边界形状越复杂,一定程度上湖泊内部的冷岛效应越强,但随着水体面积、形状指数的增大,湖泊内部温度的下降趋势逐渐趋于平缓。(3)从夏季到冬季,湖泊的降温强度及降温范围共同受自身景观特性及湖泊周围景观配置的影响,但具有明显的季相变化特征;增加湖泊的面积、体积及湖泊周围植被面积,将有效提高湖泊的热缓释强度,且林地对湖泊热缓释作用的增强效果强于草地;从降温收益角度出发,湖泊水体的面积、体积分别控制在15 hm2及2 000 000 m3内较为合理,植被面积最好达到湖泊面积的50%,以发挥最大的降温效应。     

北京城市局地空气温度时空变化特征分析

目前中国正处于城镇化快速发展阶段,城市、气候和环境间的矛盾日益凸显。适宜的城市规划和景观设计可以有效地缓解热岛效应等城市气候问题对人居环境带来的负面影响。揭示城市户外热环境的时空变化格局及其影响因子,是调节和改善城市气候环境的理论基础。选取北京奥林匹克公园及其周边城市区域作为研究对象,采用移动路线观测法于2012年冬季和2013年夏季对研究区域内空气温度进行了测量,在此基础上对其局地空气温度的时空变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:即使在小尺度的城市区域内仍存在着明显的气温差异,研究区域内不同时相的温差大小为1.2~7.0℃,绿化状况以及测点周围环境特征对测点气温有着重要的影响。同时,研究也发现,研究区域内温差大小及其空间分布特征随着季节和昼夜的变化而变化。在夜晚,研究区域内的温差较大,气温分布也较为简单而明晰,此时公园范围内的空气温度明显低于周边建筑环境的空气温度,且随着与公园距离的增加,气温越高,呈现出明显的"公园冷岛"效应。然而在白天时,研究区域的空气温度差异较小,且空气温度的分布也较为复杂。研究区域内局地热岛强度总体呈现出冬季夜晚(5.9℃)夏季夜晚(3.4℃)夏季白天(1.8℃)冬季白天(1.7℃)的趋势,热岛强度晚上大于白天,而冬季晚上大于夏季晚上,即城市局地热岛强度的昼夜变化大于季节变化。     

城市绿地对周边热环境影响遥感研究--以北京为例

城市绿地是缓解城市热环境效应问题的主要因素之一,它不仅在宏观上影响城市区域尺度气候条件,而且在小区尺度直接影响到周边的热环境条件。本文从绿地景观格局的角度出发,利用遥感技术和地理信息技术,以北京市主城区的城市绿地作为研究对象,以绿地周边建筑物作为热环境影响承载体中介,分析了影响建筑热环境的绿地的主要景观因子,开展了城市绿地对周边热环境的影响范围、降温幅度以及绿地景观参数与降温幅度的相关关系研究。首先,从TM遥感影像上人工数字化选取了26个城市绿地斑块,同时提取了其周边建筑物像元;然后,基于定量遥感理论反演了绿地和建筑物的温度,并利用GIS工具统计了绿地和建筑的景观格局信息;最后,基于空间统计分析方法和等温线周长-温度曲线变点方法确定了城市绿地对周围建筑物热环境的影响范围,通过相关性分析探讨了城市绿地景观参数与其降温幅度之间的相关性。研究结果显示：（1）在100 m空间分辨率的尺度下,北京大部分城市绿地斑块对周边100 m范围内的建筑具有降温效应;面积在0.5 km2以上的绿地斑块,对周边100 m范围内建筑物具有明显降温效应,降温幅度在0.46~0.83℃之间,平均降温幅度为0.72℃;面积在0.5 km2以下的,具有较高植被覆盖度的绿地斑块有一定的降温效应,不具有较高植被覆盖度的绿地斑块降温效应不明显;（2）绿地斑块的周长、面积、形状指数和植被覆盖度与其周边建筑物的降温幅度没有显著的相关性。该结果表明,绿地的面积无论多大,其对周边环境的降温效应都限制在一定空间范围内;在布设城市绿地时分散型绿地比集中式大绿地对周边环境的总体降温效应更好。研究结果揭示了城市绿地对周边热环境影响的空间范围、降温幅度以及绿地景观参数与降温幅度的相关关系,可为城市规划建设及环境评价等提供科学参考。     

城市绿地对周边热环境影响遥感研究——以北京为例

城市绿地是缓解城市热环境效应问题的主要因素之一,它不仅在宏观上影响城市区域尺度气候条件,而且在小区尺度直接影响到周边的热环境条件。本文从绿地景观格局的角度出发,利用遥感技术和地理信息技术,以北京市主城区的城市绿地作为研究对象,以绿地周边建筑物作为热环境影响承载体中介,分析了影响建筑热环境的绿地的主要景观因子,开展了城市绿地对周边热环境的影响范围、降温幅度以及绿地景观参数与降温幅度的相关关系研究。首先,从TM遥感影像上人工数字化选取了26个城市绿地斑块,同时提取了其周边建筑物像元;然后,基于定量遥感理论反演了绿地和建筑物的温度,并利用GIS工具统计了绿地和建筑的景观格局信息;最后,基于空间统计分析方法和等温线周长-温度曲线变点方法确定了城市绿地对周围建筑物热环境的影响范围,通过相关性分析探讨了城市绿地景观参数与其降温幅度之间的相关性。研究结果显示:(1)在100 m空间分辨率的尺度下,北京大部分城市绿地斑块对周边100 m范围内的建筑具有降温效应;面积在0.5 km2以上的绿地斑块,对周边100 m范围内建筑物具有明显降温效应,降温幅度在0.46~0.83℃之间,平均降温幅度为0.72℃;面积在0.5 km2以下的,具有较高植被覆盖度的绿地斑块有一定的降温效应,不具有较高植被覆盖度的绿地斑块降温效应不明显;(2)绿地斑块的周长、面积、形状指数和植被覆盖度与其周边建筑物的降温幅度没有显著的相关性。该结果表明,绿地的面积无论多大,其对周边环境的降温效应都限制在一定空间范围内;在布设城市绿地时分散型绿地比集中式大绿地对周边环境的总体降温效应更好。研究结果揭示了城市绿地对周边热环境影响的空间范围、降温幅度以及绿地景观参数与降温幅度的相关关系,可为城市规划建设及环境评价等提供科学参考。     

基于计算流体动力学(CFD)的湖泊因子对城市湖泊增湿效应的模拟研究:以湖南烈士公园湖泊为例

选取湖南烈士公园湖泊为研究对象,采用定点实测与计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟相结合的方法,以相对湿度和风速作为评价指标,重点研究湖泊因子(湖泊面积和湖泊形状指数)与夏季湖泊湿度效应之间的关系.结果表明:(1)受夏季主导风向影响,研究区不同区域整体相对湿度由大到小依...     

城市扩张对热环境时空演变的影响——以哈尔滨为例

城市发展过程中土地利用类型及其景观格局的变化是影响城市地表温度的主要原因,为定量揭示城市扩张过程中土地利用景观格局的变化对夏季地表温度的影响及作用机制,以哈尔滨为例,基于1984—2015年Landsat数据,通过分析城市建筑用地和地表温度的时空演变特征,以及地表温度与建筑用地、植被和水体之间的关系,揭示哈尔滨城市扩张过程中夏季城市热岛格局的演变特征及影响因素,为政府部门制定城市热岛效应的缓解措施提供参考。结果表明,1984—2015年哈尔滨市建筑用地面积由187 km~2扩大到571 km~2,平均扩张速度为13 km~2·a~(-1),建筑用地重心向东南方向移动了1.01 km。与1984年相比,2015年哈尔滨市有44.84%区域地表相对温度升高,有10.63%区域地表相对温度下降;从空间分布看,2015年中心城区出现热岛效应减弱、热岛斑块面积减小的趋势,周边区域出现热岛效应加强、热岛斑块面积增大的趋势。城市建筑用地与地表温度之间存在正相关关系,水体和植被与地表温度之间存在负相关关系,建筑用地的增温效应远远大于水体和植被的降温效应。在城市热岛效应分析中,应用Shannon熵的研究结果与景观指数的研究结果具有很好的一致性。在城市建设中,减小集中连片的建筑用地,增加城市绿地面积,是缓解城市热岛效应的有效手段。     

广州城市湿地的景观特点及小气候效应

研究了广州城市湿地景观特点,对广州市5个不同类型湿地周边的气温、相对湿度及风速进行了一年的测定,分析了城市湿地周边的小气候效应.广州市湿地总面积为74 373 hm2,占国土面积的10%,其中老城区的湿地面积为18 400hm2,占老城区国土面积的15.8%.广州市老城区湿地斑块平均密度(以每10 000 hm2面积内拥有的湿地斑块数计)为2.8块,平均距离为3 270 m.气温随着与湿地距离的增大逐渐升高,200 m观测点的年平均气温比水边高0.8℃.相对湿度的变化与温度的变化相反,随着与湿地距离的增大而降低,200 m观测点的年平均相对湿度比水边低2.4%.湿地周围的平均风速(在100 m范围内)随与湿地距离的增大而降低.市郊湿地与市区内最高温的湿地比,年平均气温低2.7℃,夏季平均气温低1.1 ℃,冬季平均气温低4.1℃.气温的日变化呈单峰型,夏季13:00达到最高,冬季15:00达到最高.相对湿度的日变化和气温的日变化相反,早晨最高,13:00-15:00最低.市郊湿地的日平均相对湿度较市区内湿地高,夏季最大差值达7.5%;冬季最大差值达17.4%.风速的日变化冬季基本呈单峰型,1 d中以11:00的风速较大.夏季13:00风速有所下降,1 d中以15:00-17:00的风速较大.市郊湿地的日平均风速较市区内湿地夏季高30%,冬季高60%.气温和空气相对湿度的季节变化呈单峰型.     

龙凤山区域大气本底站大气二氧化碳(CO_2)浓度变化特征

利用基于光腔衰荡光谱(CRDS)测量技术,于2009年1月至2011年12月在龙凤山区域大气本底站对大气中CO2进行了在线观测.龙凤山CO2浓度日最低值出现在13∶00—16∶00,此时植被光合作用对CO2的吸收作用以及大气垂直运动导致的稀释作用最强.春、秋和冬季CO2浓度日最高值出现在7∶00—9∶00,夏季日最高值出现在3∶00.夏季日高值出现的早,是由于夏季日出时间较早,植物在5∶00左右就开始有光合作用,此时CO2浓度开始降低.一年中CO2月平均浓度低值出现在6—9月,高值出现在12月和1月,并在5月和10月分别出现1个次高值.CO2次高值是由于当地农村春季和秋季焚烧秸秆造成的.CO2年均值浓度从2009年的711±23 mg·L-1上升到2011年的723±25 mg·L-1,年平均增长率为0.89%.在夏季、冬季,当风向来自EESE-SE-SSE方位时CO2浓度较高,而当风向来自W-WNW-NW方位时CO2浓度较低.龙凤山区域大气本底站周边森林在夏季对CO2有很强的吸收,占夏季浓度的8.5%.     

南京市四种下垫面气温日变化规律及城市热岛效应

为了监测城市热岛特征、热场空间分布及综合评价城市环境质量,探讨消减城市热岛效应对策,2005年7—9月期间,通过对南京市的中心城区夫子庙、城市湖泊玄武湖、城市森林紫金山、城市郊区浦口四个观测点选取水泥地、草地、林地和水体四种下垫面进行温度、湿度、风速等气象因子的24 h同步观测,结果表明,(1)四个观测点的四种下垫面白天气温呈林地<水体<草地<水泥地的变化趋势,夜晚则是相反,但草地的温度最低;与水泥地比较,其他3种下垫面白昼期有明显的降温效应,均幅度为0.2~2.9℃,而夜晚林地与水体有轻微的保暖效应,晴好无风天气时这种效应更明显。(2)南京市的热岛强度平均为0.5~3.5℃,凌晨3:00左右热岛强度较大且平稳,当日出后热岛强度减小,但在中午12:00左右有一个明显回升,然后下降,至傍晚18:00~21:00,热岛强度有个强烈提升的高峰。(3)利用各观测点温度的时间标准差、空间标准差及时空数据正规化的标准差定量与定性的揭示了城市景观与城市下垫面对城市热岛效应变化的影响机理。(4)不同观测点舒适度指数表明观测期间人们对温度、湿度和风速日变化的综合生理感觉是暑热到较舒适间的变化过程,紫金山和浦口有时给人舒适的感觉。基于实验观测数据,对南京市不同下垫面的温度日变化规律、热岛强度特征、舒适度指数以及相关成因机理进行了全面分析与探讨,为城市生态建设、城市规则、城市环境治理及城市绿化建设提供重要的理论参考。     

城市公园对夏季热环境的影响——以上海市中心城区为例

上海是我国城市化程度最高的城市之一,快速城市化导致了城市热岛效应显著增强,影响着城市生态环境。了解城市公园对热环境的影响,对指导本市绿地公园的规划与建设,缓解城市热岛效益具有实用价值和参考意义,对国内其他城市的相关研究也有一定参考价值。基于Landsat遥感影像和航空遥感影像,采用RS和GIS技术,定量分析了上海市建成区内的绿地公园对热环境的影响。结果表明:(1)研究区域内高温区域分布广泛,同时有低温区域分散分布,中环和内环的低温区域主要零星分布在河流及绿地公园等地,形成明显的热岛空洞,显示出绿地公园对城市热环境的降温效应;(2)绿地公园对周围区域降温作用明显,平均降温幅度为1.55 K,但降温作用存在明显差异,降温作用随距离增加而减弱,对周围200m区域范围内降温效果较为明显;(3)绿地公园对周围环境的降温作用与其本身结构特征等因素息息相关,降温幅度与公园内人工表面比重、水域比重、公园形状和面积存在较强的相关性,与景观聚集程度和植被分布的相关性相对较弱。     

不同地被类型对城市热环境的影响研究

近些年来我国城市热环境急速恶化,特别是2013年我国南方多地出现突破历史极值的极端高温天气,严重影响了居民正常生活。本研究以深圳为例,运用气象站定点观测方法并首次引入运动样带观测方法对深圳市典型地被类型的气温进行监测、分析,探讨不同地被类型对城市热环境的影响。气象站定点监测实验从2011年6月至今,持续样带监测实验开始于2011年6月结束于2013年7月。本研究详细纪录了深圳市西丽大学城及其周边有典型地被类型的气温、太阳辐射、风向、风速等气象数据。根据不同城市景观分选出5种不同的典型城市地被类型：城市景观水、城中村、商业区、城市绿地、郊区。利用观测获得的具有高空间分辨度和高时间分辨度的实验数据对5种不同的地被类型进行分析比较,结果表明：5种不同城市景观的温度差异明显,商业区温度＞城中村温度＞城市景观水区域温度＞城市绿地温度＞郊区温度。城市绿化和景观水对城市热岛有明显的缓解作用,城市景观水可缓解城市热岛强度0.9℃,城市绿地可缓解城市热岛强度1.57℃。城市绿地的降温效果比城市景观水好,比城市温度的缓解效果强0.67℃。人类的周期性活动对区域城市热岛强度有明显的影响。一周时间内,商业区、城中村、城市景观水、城市绿地的城市热岛强度均呈“U”字形。周末四种地被类型的热岛强度比工作日要高,分别高出0.65℃、0.57℃、0.26℃、0.21℃。     

南京市热环境与地表覆被的时空尺度效应及驱动机制研究

近年来城市热环境与地表覆被之间的时空尺度效应研究备受人们关注。利用2017年四期Landsat8遥感影像提取南京市四季地表温度与主要地表特征参数,从30—16 000 m的14个网格尺度上研究了地表温度与地表特征参数的相关关系,并基于此,探讨了南京市热环境的时空尺度效应及驱动机制。结果表明,南京市地表温度与地表特征参数的相关性具有不同的时空尺度效应。归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)在春、夏、秋三季与地表温度具有显著相关性的最大研究尺度分别为300、12 000、8 000 m;归一化建筑指数(Normalized Difference Built-up Index,NDBI)在春、夏、秋三季与地表温度具有显著相关性的最大研究尺度则分别为15 000、16 000、6 000 m;改进的归一化水体指数(Modified Normalized DifferenceWaterIndex,MNDWI)与地表温度具有显著相关性的最大研究尺度在春、夏、秋三季均为12 000m。南京市冬季NDVI、NDBI及MNDWI这3种地表特征参数在不同网格尺度上与地表温度的相关关系均较弱。季节因素较尺度因素对地表参数与地表温度关系的影响更为显著。春、夏、秋三季NDBI与地表温度呈显著正相关(P0.01),且增温效应表现为夏季春季秋季。夏季无论何种网格尺度,测定系数R~2均表现为NDBINDVIMNDWI,且NDBI线性回归的斜率均远大于NDVI和MNDWI,表明建筑等不透水面是南京市夏季城市热环境恶化的主要驱动因素。研究结果对南京市城市规划的合理布局,维持城市的可持续发展具有重要的参考价值。     

大西安都市圈城市热岛效应时空分布特征及AOD对热岛强度的影响研究

近年来,随着城市化进程快速发展以及城市气溶胶污染的加重,城市热岛效应(UHI)日益明显。以大西安都市圈为研究对象,利用2003—2018年MODIS LST数据提取了大西安近16 a的地表温度信息,基于Mann-Kendall非参数检验法、Pearson相关分析和R/S分析法等方法研究分析了大西安城市热岛效应时空分布特征,剖析了城市热岛强度与其影响因子的相关性,以及定量评估了气溶胶对城市热岛效应的贡献。结果表明,(1)大西安都市圈在2003—2018年间白天平均地表温度为21.68℃,夜晚为7.28℃,年均和季均地表温度均呈现上升趋势,整个研究区地表温度在空间上呈现北高南低的分布格局。(2)全年昼夜平均地表温度变化率分别为0.123℃·a~(-1)和0.051℃·a~(-1)。从四季地表温度趋势检验结果来看,夏季白天(P0.01)和冬季白天(P0.05)均呈现上升趋势;夏季、秋季和冬季在夜晚也呈现上升趋势,并且分别通过了0.05、0.05和0.01的显著性检验。(3)影响全年白天城市热岛强度的主要因素是NL、EVI、人口密度和不透水表面,在夜间影响因素主要为NL、AOD和不透水表面,其中,不透水表面是影响城市热岛的最直接因素。(4)估算得到气溶胶对稳定城市区域夜间UHI的贡献为(1.64±0.16)℃,对城市区域夜间UHI的贡献为(1.92±0.14)℃,由于城市区域周边工业工厂较多,因此气溶胶污染相比稳定城区较高。然而,通过治理气溶胶污染可以有效地缓解夜间城市热岛现象和热胁迫。     

陕西省西咸新区空港新城夏季臭氧与气象因子关系分析

主要针对陕西省西咸新区空港新城夏季臭氧质量浓度偏高的问题,通过对主要气象要素与臭氧质量浓度之间的相关性分析,研究气象要素对该区域臭氧质量浓度变化的影响关系,明确各气象要素对臭氧的影响范围,为该地区夏季臭氧污染控制提供参考。于2018年7月27日00:00—8月26日23:00开展了臭氧与气象条件(气温、相对湿度、风向、风速和紫外辐射)监测工作,共30 d。根据监测结果,西咸新区空港新城在盛夏期间(7—8月)臭氧浓度总体偏高,平均质量浓度为103.8μg·m~(-3),最大质量浓度达306μg·m~(-3),期间有16 d出现了臭氧小时浓度值超标现象;空港新城臭氧浓度日变化呈单峰趋势,最大值出现在17:00左右,最小值出现在06:00左右。研究发现空港新城臭氧质量浓度与气温和紫外辐射强度呈显著正相关,其相关系数分别为r=0.778 3、r=0.582 8,与相对湿度呈显著负相关(r=-0.784 5)。空港新城臭氧质量浓度与风速之间的关系不显著,其相关系数r为0.151 3,这主要与该区域风速较低且变化幅度不大有关。一些气象要素如高温度、强紫外辐射和低相对湿度等有助于该区域臭氧浓度的升高,当环境温度≥32℃、紫外辐射≥40 W·m~(-2)、相对湿度≤60%时,都有利于对流层空气中臭氧的生成,更容易造成O_3浓度超标。     

桂林市典型园林绿地与水体的降温效应研究

随着城市化的快速发展,城市热岛现象也越来越突出。作为城市生态系统中两种重要的地物类型,园林绿地和水体对城市热岛均有明显的降温效应,因此对其进行定量研究具有重要意义。以桂林市建成区为研究对象,利用TM影像数据提取了区域的地表温度(LST)、植被覆盖度(FV)以及改进的归一化差异水体指数(MNDWI)等生物物理信息,同时借助空间统计和缓冲区分析方法,对区域典型园林绿地和水体地表温度的空间特征及其相关性进行了定量研究。结果表明:桂林市5城区的地表温度以低温区和中温区为主。高温区与极高温区也占有较大比例,两者占市区总面积27.8%,较全市平均地表温度高约2~4℃,整体上呈现显著的热岛效应。城市中园林绿地和水体的平均地表温度分别为26.76和24.86℃。相关性分析揭示,城市园林绿地和水体面积与其内部地表温度呈现极显著负相关关系(sig=0.001),园林绿地的FV、水体MNDWI则呈显著负相关关系(sig=0.015和sig=0.038),说明地表温度随着上述参数的增大而降低。除典型水体面积与地表温度的拟合曲线为对数函数之外,其他参数的最佳拟合效果均为线性。缓冲区分析说明,不论是城市园林绿地还是水体,都会对外围一定区域的热环境产生影响。伴随城市园林绿地与水体样区缓冲带距离的增大,外围区域的地表温度呈上升趋势,但这种趋势随距离变化在不断减弱,其有效影响范围在距样区边界120~240 m处。通过对比研究发现,城市中较大面积的公园绿地或水体其降温效应要比面积较小者显著,而水体对于周围热场的影响和敏感度要强于园林绿地。     

广州市城市热岛时间变化特征及与大气总悬浮颗粒物关系的研究(英文)

文章研究了1985-2005年期间广州市城市热岛强度时间变化及与大气总悬浮颗粒物浓度的关系.结果表明.由于经济的快速增长和城市化进程不断加快,广州市城市热岛效应十分明显,年平均热岛强度在0.20～2.10℃之间波动.受季风等大范围气候背景及降雨的影响,月平均热岛强度具有明显的季节变化特征,总体上呈"U"字形变化,其中7月份热岛强度最低,11月份最高.不同时次(02:00,08:00,14:00和20:00)的热岛强度以08:00时最高,而以14:00最低.最低温度下的热岛强度呈现出稳定增长的趋势(平均值为1.09℃),显示出广州近地面平均气温上升以最低温度最为明显.自1994年之后广州市大气总悬浮颗粒物水平呈现出明显的下降趋势,然而1982年到1998年期间仍然超过了国家大气质量二级标准所规定的浓度限值0.200 mg/m3.研究还表明,广州城市年平均热岛强度与年平均大气总悬浮颗粒物浓度之间存在显著的负相关,负相关系数为-0.676.尽管市区大气总悬浮颗粒物可以反射太阳辐射,降低日照时间,最终产生致冷效应,但是广州城市热岛效应是全球气候变暖下的大气增温和悬浮颗粒物降温之间平衡作用的结果.     

鄱阳湖核心流域地区城市地表形态的异质性对地表温度的影响研究

鄱阳湖是中国最大的淡水湖,其生态保护受到高度关注。以鄱阳湖流域核心地区为研究对象,基于Landsat-8 OLI遥感影像和已更新至2015年江西省地理国情普查房屋建筑矢量数据,进行城市建筑形态及地表温度(LST)的空间分布、变化特征的定量化研究,且深入分析建筑形态与LST之间的相互影响关系。此外,利用高分辨率的3D建筑物栅格数据进行天空开阔角系数(SVF)的计算。结果表明,(1)湖区整体以低层低密度、低层高密度建筑形态为主,市级地区以中层高密度建筑、高层中密度建筑为主;低层低密度、低层高密度建筑主要分布在经济发达程度一般、城镇化率较低的县乡级地区。(2)湖区2005年和2016年10月的地表温度均低于5月,且低层低密度较为松散的建筑形态是引起湖区热环境变化最主要的建筑形态,高层高密度建筑形态的所在地区地表温度较为稳定。(3)建筑高度和建筑密度与地表温度之间呈正相关性,2016年5月地表温度与建筑高度、建筑密度的相关性系数分别为0.447和0.691,10月为0.486和0.841。从相关系数可知,建筑密度对地表温度的影响程度高于建筑高度。(4)实验区在晴好天气昼间,SVF值范围为0.06~0.79,主要频率在0.2~0.5之间。5月SVF值与地表温度之间的相关性系数为0.044,不存在明显的线性相关性;10月两者之间Pearson相关性系数为0.606,相关性较高。SVF值较小的区域,建筑分布密集,阻碍大气对流,且阻挡长波辐射能量,不易于地表热辐射的扩散。地表形态的异质性会导致高低各异的地表温度及不同程度的地表温度变化,建筑高度和建筑密度要素对鄱阳湖核心流域地区地表温度具有直接的影响,且建筑密度的影响更大。     

城市化对北京夏季极端高温影响的数值研究

利用一个耦合了城市冠层模式（UCM）的区域数值模拟系统（WRF／NCAR）,引入由LandsatTM提取的京津冀区域30m分辨率下垫面GIS数据集代替美国USGS地表分类数据,对2009年6月24—25日出现在北京地区的一次超过40℃极端高温天气过程进行了高分辨率数值模拟,用以考察WRF／UCM系统对北京“城市热岛”及城市高温天气的模拟效果,并分析了城市化对北京地区城市高温和地表能量平衡的影响及其日变化特征。结果表明：采用精细化下垫面分类数据集后能更好地模拟出主要高温区的分布特征,并能较好再现夜间的“城市热岛”效应。城市化发展对近地层气温的影响主要表现在会促使城区及其下风向近郊区气温的升高,增幅可达0．5～2℃,这与城市热岛及其下游效应有关。城市下垫面的高粗糙度对近地层风速表现出明显的阻挡效应,表现在模拟的10m风场减弱明显。考虑了城市下垫面属性的敏感性试验更好地再现了城区温度的日变化,其模拟的日间最高温度与实际观测值更为接近,也较好地模拟出了城区具有较高最低温度的特征。通过城区与郊区能量平衡过程差异的分析表明,城市化可以显著改变能量平衡中各项所占的比重。地表对近地层大气热量输送过程的变化表明随着城市下垫面的日愈扩大,会显著增强白天地表对大气的向上感热输送,增大城区日间出现高温的可能。夜间,模式反映出地表能量收入来自土壤热通量的向上输送,同样由于城区的潜热通量小,收入的能量仍主要以感热形式加热大气,夜间城区具有较高的最低温度并表现出较强的热岛特征,主要与夜间感热加热的持续相关。     

城市居住区景观绿化格局改善热环境变化的遥感监测分析

以上海中心区域同地段的独立小区为研究对象,利用遥感技术对影响居住区内热环境改善方面的几个主要关键因子（居住区面积、建筑容积率、绿化覆盖率、乔木配置和斑块破碎率）进行了分析模拟,以期为解决居住区热环境状况,提供准确、有效的科学数据。结果表明,在区域平均气温达35℃时,居住区绿化覆盖率每增加10%,可降温0.15℃;居住区乔木面积比每增加10%,可降温0.17℃;居住区平均斑块面积每增加100 m2,可降温0.1℃。总体上,居住区的热岛效应随着绿化率、乔木比例和平均斑块面积的增加而降低,居住区温度与着绿化率、乔木比例和平均斑块面积之间存在显著的负相关,通过这3个指标拟合建立的居住区＂热环境指数＂,可以为航片拍摄获取每个居住区的热环境状况而成为可能。