城市大气总悬浮颗粒物与城市热岛

城市大气总悬浮颗粒物是造成全球大部分城市空气污染严重的原因之一,世界各国对之已进行过很多的研究。大量的研究显示,总悬浮颗粒物的污染非常严重,是影响城市空气质量的首要污染物。总悬浮颗粒物的源以人为来源为主,其汇则以湿沉降为主。总悬浮颗粒物对城市气候的影响主要通过2种方式:一种是通过散射或吸收太阳辐射直接影响气候;另一种是以云凝结核的形式改变云的光学特性和云的分布而间接影响气候。但是总悬浮颗粒物与城市热岛相互关系的研究目前还未受到应有的关注,总悬浮颗粒物与城市热岛的相互作用尚未有定论,总悬浮颗粒物既有促进城市热岛形成,也有促进城市冷岛形成的研究报道。文章认为可从如下3个方面探讨总悬浮颗粒物与城市热岛的相互关系:(1)总悬浮颗粒物在城市热岛中的贡献;(2)总悬浮颗粒物影响城市热岛的作用机理;(3)总悬浮颗粒物与城市植被和城市热岛的相互关系及植被对总悬浮颗粒物的净化、对城市热岛的缓解。研究总悬浮颗粒物与城市热岛的相互关系为制定科学合理的城市大气总悬浮颗粒物污染防治措施,有效缓解现代城市热岛难题提供理论依据。     

基于归一化建筑指数的北京市城市热岛效应分布特征

以北京市为研究区域,以Landsat TM影像为基础数据,定量反演亮度温度(Tb),提取归一化建筑指数(NDBI),并利用RS和GIS技术在东北.西南和西北.东南方向构建多个特征剖面,探讨Tb与NDBI的关系在空间上的分布规律.结果表明:(1)Tb和NDBI存在明显的正相关关系.(2)剖面上Tb与NDBI相关性的显著程度呈现由中心剖面向边缘剖面递减的格局.(3)剖面上Tb与NDBI相关性的显著程度受下垫面土地利用结构的复杂程度影响,土地利用结构越复杂,特征剖面上Tb与NDBI的相关性越显著.研究结果较好地揭示了建筑与温度相关性的空间分布规律,可为北京市未来的城市、绿地等规划提供一定科学依据.     

国内外可持续发展指标体系研究进展

可持续发展是人类社会发展的必由之路。可持续发展指标的筛选和指标体系的构建,是人类全面实施可持续发展战略的重要组成部分,是人类社会可持续发展研究中的前沿性课题。20世纪90年代以来可持续发展研究的热点已经从可持续发展的定义转向可持续发展的评价,特别是指标体系的构建。20多年来,可持续发展指标体系的研究已经出现了从理论探讨走向了实际应用的趋势。通过分析20世纪90年代以来国内外有代表性的不同尺度上的可持续发展指标体系：联合国可持续发展委员会（UNCSD）的可持续发展指标体系、世界银行衡量可持续发展的新指标体系、波罗的海21世纪议程、英国、瑞典、芬兰、德国、美国、瑞士、丹麦及中国等国的可持续发展指标体系、欧洲城市可持续发展指标体系、新西兰玛努卡市的可持续发展指标体系、美国西雅图市社区可持续发展指标体系、中国的云南省、海南省、山东省等省以及南京市和哈尔滨市的可持续发展指标体系、山西交口县可持续发展指标体系、云南山区民族行政村可持续发展指标体系,对国内外可持续发展指标体系研究进行了总体评价。结果发现如果在以西方文明为主的现代化和城市化的框架下进行区域可持续发展的分析和评判,那得到的结论本质上是区域现代化或城市化程度的反映,而不是对区域可持续发展现状和趋势的评判。20多年来,国内外可持续发展指标体系的研究取得了丰硕的成果,为人类实施可持续发展战略打下了坚实的基础。     

森林土壤种子库研究进展

土壤种子库与物种多样性存在密切相关性,森林土壤种子库是植被天然更新的物质基础。文章阐述了森林土壤种子库的内涵、森林生态系统土壤种子库的基本特征及其主要研究方法,探讨了影响种子库的基本因素及当前极为关注的热点问题。在受损森林生态系统目标树种培养、植被群落快速恢复和生态系统科学管理等领域仍存在一些理论和实践急待解决的问题,如随着群落进展演替土壤种子库种子数量在增加而质量却在逐渐下降,面临如何解决生态系统健康稳定发育和物种多样性长期维持问题。文章认为今后应加强土壤种子库与生物多样性保护、防止外来物种入侵乡土物种利用及对全球变化的响应等领域的研究工作,以期为从事森林土壤种子库研究和退化森林植被群落恢复实践提供理论指导。     

果树缺铁黄化研究进展

果树缺铁黄化是一个世界性的难题，各国对此进行了广泛深入的研究．本文根据国内外有关铁素营养方面研究的最新成果，对果树生长的主要障碍因子、植物对缺铁胁迫的反应和可能机理以及矫治措施等进行了综述．     

水田甲烷排放研究进展

本文对水田甲烷排放通量的研究进展及有关的土壤和环境因素作了综述。指出用于减少水田甲烷排放的措施不应导致水稻的减产和引起其它温室气体排放的增加。应开展落干期间水田作为大气甲烷汇的作用的研究。     

非点源污染模型研究进展

随着点源污染的有效控制,非点源污染已成为水体污染的主要因素,如何有效地控制和管理非点源污染已成为水环境整治的一项重要任务。而计算机模型是极其有效的流域非点源污染模拟和污染负荷估算的定量化工具,为非点源污染评价、管理和控制提供了可靠依据。文章综述了非点源污染模型的发展概况及其研究不足,并对模型的发展趋势进行了分析和预测。由于非点源污染随机性大、分布范围广、形成机理模糊、管理控制难度大等特点,未来非点源污染的量化模型研究及其与量化模型有关的相应参数研究、模型与GIS集成研究将成为未来研究的主流。     

根瘤菌的遗传多样性与系统发育研究进展

根瘤菌 (ｒｈｉｚｏｂｉａ)是一类广泛分布于土壤中的革兰氏阴性细菌。它可以侵染豆科植物根部或茎部形成根瘤和少数茎瘤 ,固定空气中的分子态氮形成氨 ,为植物提供氮素营养 .据估计 ,全球每年生物固氮量达 1.75× 10 8ｔ,为世界工业氮肥产量的4 .37倍[1] .根瘤菌与豆科植物的共生固氮作用是生物固氮中固氮效率最高的体系 .因此 ,根瘤菌与豆科植物的共生固氮作用是实现农业可持续发展的重大研究课题之一 .研究根瘤菌的遗传多样性 ,对于发掘新的根瘤菌种质资源 ,保藏并合理利用根瘤菌基因资源库 ,选育高效菌株直接应用于农业生产有重要意义 .…     

黄河下游断流研究进展

介绍了黄河下游断流的发生特点、断流成因及断流对三角洲人民生产生活及对生态环境的影响三个方面的研究成果和进展。这些研究表明:黄河下游断流是自然与人为因素叠加所致,但主要影响因素为人类活动,而气候变化、源区生态环境恶化也是导致黄河径流减少的重要因子,但由气候变化引起的黄河径流量改变的百分比还未确定;黄河下游断流对河口海域生态系统、三角洲演变、工农业生产及城乡人民生活等方面都会产生影响,严重断流时会导致三角洲土地利用格局发生变化,并产生一系列生态问题。今后一段时间,要研究保障区域生态安全的生态用水量,合理利用黄河水量的丰枯周期,从根本上解决黄河下游的断流问题。     

天津城市热岛效应演变特征研究

城市热岛效应对城市生态环境影响极大,城市热岛及其环境效应的研究有利于城市合理规划和可持续发展。本文利用天津市1964—2003年城郊气温,1993年6月15日和2001年5月12日不同时间陆地卫星遥感资料分析了天津市热岛演变特征,结果显示天津城市发展对热岛效应影响明显,随年代以0.11℃/10a速率加强;2002年最强为1.2℃,是60年代末的2倍。7月份的热岛强度增强趋势明显;用平均气温分析热岛强度变化趋势表明:热岛强度在秋季最强春季最小,分别为0.16℃/10a和0.06℃/10a。平均最高气温差在四季中均有微弱上升趋势,平均为0.06℃/10a;平均最低气温差在秋季和冬季上升幅度最大,分别为0.16℃/10a和0.12℃/10a。不同年代遥感亮温场也表明天津城市化对热岛空间分布的影响。热岛分布基本与建成区一致,热岛中还包括许多大小不同、形状各异、强度有别的小热岛群;而且随着城市的发展,热场范围呈扩大趋势。最后对热岛变化规律的成因进行了初步分析。     

陕西关中城市群热岛效应指标初探

选取陕西关中地区12个大、小城市,1970—2009年逐月平均最高、最低和平均气温资料进行不同季节的城市热岛效应分析,对描述热岛效应的热岛强度指标进行研究,并提出以华县站为对比站的改进型温度差直线趋势作为关中城市群热岛强度衡量指标。该指标既消除了局地气候变化影响又剔除了个别小城市增温速率过快的影响。计算结果发现：无论城市规模大小,关中城市群一年四季都存在热岛效应。热岛强度冬春季强,夏秋季弱。大城市的热岛强度无论季节或年增加幅度均比小城市大。     

功能区对热岛发生频率及其强度的影响

通过定点观测的方法对商业区、工业区、社区和森林公园的热岛发生频率及其强度进行了研究.结果显示,功能区对热岛发生频率及其强度具有明显的影响,但在各季节影响规律各不相同.总体来说,商业区和森林公园对热岛发生频率及其强度影响较大,商业区对热岛效应具有正效应.而森林公园对其则趋向于负效应.结果表明,城市各功能区的热岛效应可以通过生态型功能区规划和特殊管理方式进行缓解.     

杭州城市热岛空间分布及时域-频域多尺度变化特征

利用杭州20个自动气象站逐时数据计算2006年四季各站平均热岛强度,用薄盘样条函数法研究杭州城市热岛的空间变化,发现:夏秋季时较强,而春冬季强度较弱;总体趋势是杭州市丰体城区最大,向外辐散,逐渐减弱.利用2006年2月～2007年2月逐时气象数据,结合Morlet小波变换方法分析了杭州热岛周期变化特征,发现:其在频域上具有多尺度的周期振荡,尺度主要是24 h(日)、168 h(周)和1 490 h(2月).以日为周期的热岛强度与局地气候系统、地面长波辐射、近地层热量交换、人为热的日周期变化有关;而以周为周期的热岛强度变化成因主要与人类活动及城市大气污染物排放的"周末效应"有显著的关系;以2个月为周期的变化特征与一些较大尺度的自然变化相关.结果表明,杭州城市热岛时空变化是天气系统、地面长波辐射、下垫面、大气污染、人为热、人类活动、近地层热量交换等共同作用的结果.     

热岛效应季节动态随城市化进程演变的遥感监测

作为城市特有的一种环境问题,热岛效应动态发展变化的规律是城市热岛研究的基础工作.遥感技术在城市热岛动态变化监测方面的有用性已经得到了证实.然而当前城市热岛遥感研究基本都取少数几景进行对比分析,这使得遥感在城市热岛时空动态监测方面不能充分发挥作用.采用50景长时间序列Landsat TM和ETM+SLC-on/off影像,采取定性和定量分析相结合的方法,使用热岛强度、热岛范围等指标和热岛显著区的概念对厦门市1987-2008年20年间热岛季节动态随城市化进程演变的趋势进行分析,结果表明:厦门城市热岛在2003、2004年之后已由春夏秋扩展到冬季,且冬季热岛的高等级斑块在数量、个体面积和总面积上均有明显增长趋势.引起这种变化的原因还需要进一步研究和分析.     

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.     

Land system architecture for urban sustainability: new directions for land system science illustrated by application to the urban heat island problem

ABSTRACT

Land system science (LSS) has expanded its research focus from the drivers of land-use and -cover change primarily in rural wildlands to include the social-environmental consequences of this change, urban areas, and sustainability practice. Land system architecture, interacting with the landscape mosaic approach in ecology, offers a special niche for the entry of rural areas and wildlands into urban sustainability research through examinations of the composition and configuration of ‘cityscapes’. Given the fine-grain data requirements of heterogeneous cityscapes, emergent land architecture-mosaic approaches have largely explored the urban heat island (UHI) problem, a topic that links LSS with the interests of urban climatology, engineering, and planning in city morphology or geometry. The subtle distinctions in the treatment of land configuration between land architecture-mosaic approaches and urban morphology-geometry approaches are identified. Several examples of the land architecture-mosaic approach illustrate the understanding gained about the UHI problem as well as its complementarity with morphology-geometry approaches. This understanding provides insights about the design of urban areas at the parcel to neighborhood scales to ameliorate extreme temperatures, an issue of increasing concern for urban areas worldwide and consistent with the sustainability problems identified by such international programs as Future Earth.     

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。     

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℃。