合肥城市发展对热岛强度的影响

城市热岛强度与城市发展关系密切.以合肥市为研究对象,利用趋势分析、主成分分析等方法系统分析了合肥城市热岛变化及与城市发展的关系,结果表明:合肥城市热岛显著,年际变化总体呈上升趋势,平均值为0.58℃,变化速率为0.194℃/10 a;季节变化表现为冬季最强,夏季最弱,春、秋介于两者之间,热岛强度增长速率大小顺序依次是:冬季>秋季>春季>夏季,分别为0.1、0.081、0.068和0.049℃/10 a;同时选出9个城市发展指标,计算得出合肥城市发展的综合指标LU,并在此基础上建立合肥城市发展与城市热岛强度之间的最佳回归模型为:y=0.563-0.027x+0.001x2-1.1E-05x3(相关系数R=0.8405,F=22.387).     

长株潭城市群人为热排放对城市热环境影响研究

采用"自上而下"的能源清单法,研究了长株潭城市群2017年人为热排放量及其时空分布特征;同时,利用中尺度天气预报模式(Weather Research and Forecasting,WRF)及其耦合的UCM对夏冬两季分别进行数值模拟试验,定量分析了不同类型建成区人为热排放增温效应的季节性差异.结果表明:(1)长株潭2017年人为热排放总量为3.49x1017J/a,平均人为热排放强度为14.22 W/m2,工业、建筑、交通和人体新城代谢对人为热的贡献率分别为48.15％、40％、11.3％和0.55％.(2)人为热的引入使得城市群主城区夏季和冬季的平均温度分别升高了约0.7℃和1.5℃;冬季增温效果是夏季的2倍.(3)不同密度分区人为热排放导致的增温效果不同,总的来说,工业/商业区＞高密度住宅区＞低密度住宅区.     

2015年冬季苏州城市热岛特征研究

基于Landsat土地利用类型分类资料、夜间灯光影像资料、自动气象站资料以及大气边界层探测资料,划分出城市、郊区以及湖区代表站,分析了苏州2015年1月城市热岛日变化、昼夜差异特征以及城、湖温度差日变化特征,并对苏州城市热岛分布特征以及城、湖大气边界层结构差异进行分析。结果显示：(1)白天热岛强度小,09~17时热岛强度均小于1℃,最小值仅为02℃;夜间热岛强度大,19~05时热岛强度维持在12℃以上,最大值为17℃。(2)城、湖温差白天为正,夜间为负,市区变温速率比湖区快约02℃/h。(3) 苏州白天热中心形状不规则,范围大,城郊温差小,夜间形成单一封闭稳定热中心,热中心形状与市区有较好对应,城、郊温差维持在15℃左右。冬季地面盛行西北风,太湖湖陆风现象显著,湖陆风和盛行风向共同影响城市热羽向西南方向发展。（4）城、湖虚位温廓线在白天差异小,均有不稳定边界层形成,夜间市区仍维持不稳定边界层,而湖区有稳定边界层发展,近地层内干岛效应显著。(5)城市热岛影响范围有明显日变化特征,白天城市热岛影响范围小于40 m,夜间大于200 m。     

上海近30年人为热变化及与气温的关系研究

为研究上海人为热,根据统计年鉴资料,估算了1978～2008年工业、民用和机动车人为热的排放量及其总和,并从时间变化和空间分布两个方面进行分析。鉴于人为热对温度的影响,根据上海地区11个区县气象观测站近30 a的年平均气温资料,研究城郊气温及其差值与人为热变化的关系。结果表明：(1)近30 a来,上海工业、民用和机动车人为热排放量及其总和呈现逐年上升的趋势。2000年前上海人为热缓慢增长;而2000年后(含2000年)则呈现快速增长的趋势。(2)工业是上海人为热的主要来源,但自1978年以来,工业人为热比重逐年下降。2000年起,机动车人为热比重超过民用人为热。(3)上海工业人为热排放主要分布在以宝钢为主的宝山长江沿岸地区、黄浦江沿岸市区段地区、以吴泾为主的闵行南部地区,以及金山石化地区。而民用和机动车人为热排放主要集中在市区。(4)自20世纪90年代以后,市中心与郊区的气温差加大,城市热岛效应强度日趋增强。同时,上海地区温度的空间分布特征与人为热的空间分布有很好的一致性。人为热的大量排放对气温的增加也是不可忽视的重要因素     

上海快速城市化对局地气候胁迫的库兹涅茨曲线验证

越来越多的研究表明,城市化的快速发展对气候变化有着重要影响。针对上海地区两个气象站近30年(1978-2006年)的气象资料及上海市统计年鉴资料,分析了上海市城区年平均温度、郊区年平均温度、年降水量、年平均湿度及年日照时数,计算其与国内生产总值(Gross Domestic Product,GDP)、非农人口数、工业能源终端消费量、房屋竣工面积以及耕地面积的相关性,采用主成分分析法得到城市化压力综合指数(Urbanization Pressure Index,UPI)。通过建立回归方程分析验证UPI对于局地气候的胁迫是否符合环境库兹涅茨曲线规律。结果表明,上海快速城市化进程中UPI与局地温度和相对湿度的相关系数均通过P=0.001水平的显著性检验,存在极其显著的影响。UPI对局地温度变化的影响要高于相对湿度的影响,其中UPI与城郊温差的相关系数最高;UPI在不同的城市化发展阶段对"城市热岛"的胁迫存在着差异,其变化规律在一定程度上验证了城市化对局地气候变化的影响存在环境库兹涅茨现象。     

武汉城市群夏季热岛特征及演变

利用2000~2010年共11期MODIS地表温度资料和多源多时相的遥感影像分类结果揭示武汉城市群的夏季热岛效应,反演并计算出10 a间武汉城市群日间和夜间的热岛强度变化、土地覆盖类型和城镇用地面积。在对不同时相的地表温度数据进行热岛指数归一化处理的基础上,分析了武汉城市群热岛的分布特征及年代演变,定量分析了武汉城市群以及中心城市武汉市不同热状况区面积的变化和热场的变迁。结果表明,武汉城市群夏季热岛效应较为明显,其中武汉市是主要热源和热中心;自2000年起,武汉城市群城乡温度差异逐步减小,热中心分布向外扩散,城市热岛区域急速扩张,整体热环境趋于恶化;新兴城区的开发增加了武汉市的热源分布,人工表面的增加以及自然表面的减少导致城市热岛效应不断加剧。     

城、郊能量及辐射平衡特征观测分析

城市化发展导致城、郊能量平衡及辐射平衡存在明显差异。利用城、郊夏季涡度相关系统观测数据,分析了南京城、郊在晴天条件下的辐射平衡、能量平衡、反照率以及储热项变化特征。结果表明：（1）夏季晴天条件下,城、郊辐射收支分配有显著不同。城市辐射陷阱作用导致城区向上短波辐射日均值小于郊区,城、郊分别为246 W/m2和395 W/m2,城市辐射陷阱效应导致截留的短波辐射日平均值可达237 W/m2。同时城市地表向上长波辐射日均值大于郊区自然地表,城、郊分别为5051 W/m2和4883 W/m2,这与城、郊地区不同的地表温度直接相关;（2）城、郊能量平衡分配的方式有显著不同,城市地表储热及感热为能量分配的主要方式,感热全天为正,始终处于不稳定层结。郊区潜热为能量分配的主要方式,夜间存在稳定层结条件;（3）城区总体日平均反照率为011,郊区草地日平均反照率为017,城区水泥楼顶日平均反照率为023。城区铁塔上日均反照率代表整体城市下垫面反照率的特征,城市辐射陷阱作用导致其小于郊区反照率。而水泥楼顶的反照率代表水泥板单一下垫面城市特征,因此大于前2者的反照率日均值。另外,郊区日平均反照率的日变化比城区表现出更明显的不对称性;（4）白天城区储热项占净辐射的56%,而郊区仅占净辐射的7%,并与已有试验中夏季白天储热项数据进行了比较,城市储热项特征与观测所处站点的水泥（硬地）面积所占比重以及是否考虑人为热的影响密切相关     

基于下垫面年地表温差的武汉市PM_(10)空间分布的估计

城市可吸入颗粒物(PM_(10))某一时刻或短期的空间分布,主要受气象条件控制,而一年或多年平均分布则主要取决于排放源。这些排放源与城市交通道路、工业区、城市建成区和开发区等的下垫面分布密切相关,而年地表温差可以综合反映下垫面的这些特性,所以可以利用这种相关关系,建立模型来估计年平均PM_(10)的空间分布。以武汉市为例,首先利用Landsat 8热红外遥感数据反演出2013年和2014年夏天和冬天的地表温度,计算出地表温差值;然后,根据影响随距离衰减的地学原理,利用反距离加权法(IDW),得到任意像元处年地表温差加权值,并与地面实测的2013年和2014年PM_(10)年均值做一元线性回归,通过精度对比寻找到最佳年地表温差加权值,并得到空间分布估计模型,其拟合优度R2达到0.655和0.752;最后利用该模型得到武汉市2013年和2014年PM_(10)年均值空间分布图。结果表明,武汉PM_(10)年均值浓度高值区主要集中于主城区,郊区部分人口相对集中的区域PM_(10)也较高,低值区分布在郊区乡镇、偏远山区以及有大型水体的地方。由于新方法充分考虑了下垫面的影响,与克里金内插相比,更能精细地刻画和反映PM_(10)的分布特征和规律,而且简单有效,有一定的应用价值。     

长江三角洲地区城市二氧化碳排放特征研究

自下而上基于点排放源建立长江三角洲地区1 km CO2排放空间网格数据,以第五次全国人口普查方法确定城市边界,研究长江三角洲地区真正城市的CO2排放特征。结果表明,长江三角洲地区的CO2排放的空间特征受典型城市驱动和影响。上海是整个长江三角洲地区的排放中心,上海的城市边界和城市排放结构与上海区域基本一致;江苏和浙江的城市直接排放分别占各省直接排放的47.05%和36.96%。两省的城市人均CO2排放水平都低于农村和整个区域人均CO2排放水平。这种现象和发达国家城市与郊区、农村的排放比较特征一致,说明在经济较为发达的省份,随着城市化和城市产业结构的合理与成熟,城市排放效率会优于非城市地区的排放效率。长江三角洲地区部分地级市(如苏州市和宁波市等)出现了两个核心排放城市,且彼此排放结构差异很大,而一些城市(如上海和昆山、无锡和张家港等)的城市边界和CO2排放在空间上已经联接成片,构成新的城市排放中心。长江三角洲地区的城市整体CO2排放增长速度要快于城市人口的增长速度,城市人口增加1%,则城市总CO2排放约增加1.35%,说明随着城市规模的增加,城市CO2排放效率呈下降趋势。这种整体态势主要是长江三角洲地区的城市人口规模差异较大,众多城市发育不成熟造成的。低于100万人口的城市,其人均排放水平波动很大,当人口规模超过了100万,城市人均排放水平基本都稳定在10.00 t/人以下,而且城市之间差异较小。     

基于GIS与LTM模型的上海市城市扩展模拟与预测

本文以1990、2000、2005年上海市城市土地利用遥感数据为基本数据源,结合城市人口数据,利用LTM模型对1990-2000年和1990-2005年上海市城市空间扩展过程进行了模拟和精度检验,并在此基础上对2020年上海市城市空间扩展进行了预测。结果表明:1990-2000年、1990-2005年LTM模型模拟结果的Kappa系数分别为0.59和0.61,可以较好的模拟历史时期上海市城市空间扩展的总体趋势;LTM模型预测结果显示,2005-2020年上海市城镇用地面积将由914.03km2增加到1123.79km2,年均扩展面积将由1990～2005年的23.44 km2/a下降到13.98 km2/a,未来上海市城市空间扩展速度将呈减缓趋势。     

近10 a武汉市城市热岛效应演变及其#br# 与土地利用变化的关系

城市化进程的加快,农村人口大量涌入城市,城市布局及局部气候改变等因素使得城市热岛效应问题日益突出,已成为当前城市环境研究热点之一。以武汉市为例,应用遥感技术与地理信息系统技术,选取2004~2015年5个时相Landsat系列影像数据,利用单窗算法反演地表温度,并以此为基础进行热岛强度分级,获取了近10 a武汉市城市热岛效应变化结果,并分析了武汉市11个辖区城市热岛效应动态变化特征及热岛效应与土地利用变化的关系。研究结果表明：（1）自2007年后,武汉市老城区热岛面积持续减少,而新城区热岛面积则持续增加,呈现出以老城区为中心向新城区扩张的趋势,至2015年,新老城区热岛面积仅相差20.74 km2;（2）东西湖区、蔡甸区、江夏区与洪山区是近些年城市热岛面积增长较为显著的辖区,其中江夏区的热岛面积年际变化最大,最高值达95.42 km2;（3）城市热岛效应与土地利用类型的面积年际平均值拟合关系显示,2004~2015年,城市热岛效应与建筑用地的R2值最大,为0.681 2,建筑用地面积的增加是城市热岛强度面积扩张的重要影响因素。     

基于定量遥感技术的重庆市热岛效应

近年来，城市热岛效应不断增强，已经成为一个突出的城市环境问题。重庆市作为长江中上游特大型城市，工业发达，经济快速发展，市区热岛效应明显，但是很少对其研究。以2007年Landsat5 TM影像为数据源，利用单窗算法对重庆市城市地表温度进行反演，并进行城市地面亮温等级划分，在从城市土地利用类型、NDVI等方面对重庆市城市热岛效应强度和空间格局分布及其特征进行了探讨。结果表明：城区热岛现象显著，且分布不均匀；不同土地利用类型对热岛效应影响不同；城市地面亮温与NDVI呈明显的线性负相关关系。最后结合重庆市的特殊地形，提出了以下解决城市热岛效应的对策：加强城市规划，调整城市结构；构建最佳绿化结构，提高城市绿化率；改变能源结构，提高能源利用率，控制工厂废气排放量。     

基于HJＧ１B数据的武汉市LST反演及热环境分析

以HJ 1B CCD/IRS4为主要数据源,采用单窗算法,反演了武汉市夏季高温代表日的地表温度,并用MODIS地表温度产品对反演结果进行了验证。在此基础上,提取热场变异复合指数来分析城市热岛空间分布特征,给出了城市热岛效应的定量化描述,并就不同下垫面对热岛效应的影响进行了研究。结果如下：（1）武汉城市热岛呈现整体上交错分布而局部小聚集的不规则特点,大热岛之中存在一些温度更高的小热岛;（2）武汉市2009~2012年夏季高温日平均LST为30611 K,多数城区温度达到309～317 K;（3）主城区热场变异复合指数均超过了0015,表现为较强－极强的热岛效应;6个等级的热岛效应强度的面积比例依次下降,而对应的LST平均值则逐渐升高;(4)不同地表覆盖类型LST相差较大,其在地表类型面积构成中的比例不同。研究成果可为城市热环境监测与生态评价提供科学依据     

基于MODIS地面温度数据的成都市热岛时空变化

研究利用2000、2005和2010年逐月的MODIS/Terra和MODIS/Aqua卫星的地表温度数据产品,通过等间距法进行分析,得出成都市建成区2000~2010年间昼夜热岛的时空变化以及相互间差异。研究结果表明:成都市昼夜热岛存在显著差异,日间热岛主要呈散点分布,夜间热岛集中在城市中心区域。日夜间热岛变化趋势有显著不同,日间热岛继续分散而夜间热岛范围则有所扩大。日间热岛分布与植被覆盖存在一定的负相关性,但道路也在一定程度上促使了地面温度的增加,夜间城市热岛范围及变化则与其下垫面组成存在关系。     

城市化对长江下游沿江城市气温影响的对比研究

利用线性趋势法与滑动平均法对比分析了安庆、芜湖及南京的年平均气温、年平均最高气温及年平均最低气温所表征的热岛效应强度变化趋势,基于主成分分析建立起热岛强度与城市发展指数的关系模型。结果表明：（1）城市规模的大小与年平均气温及年平均最低气温所表征的热岛强度变率的大小成反比关系,而中等城市的年平均最高气温所表征的热岛强度变率最大,小城市次之,大城市最小。（2）热岛强度与城市发展指数之间均以三次回归模型的拟合效果最好,中等城市的热岛强度与城市发展指数的拟合曲线符合库兹涅茨曲线特征,而小城市和大城市则并不完全符合。（3）经济水平、城市人口密度及能源消耗是安庆市热岛效应的主要影响因子;城镇人口比重、经济水平及城市生态条件是芜湖市热岛效应的主要影响因子;城市人口、经济水平、土地利用状况、能源消耗及城市的生态条件均是南京热岛效应的主要影响因子     

城市绿化屋顶的微气候调节与径流削减效应研究

快速城市化与气候变化双重作用下,热岛效应与城市内涝成为最为突出的城市环境问题。绿化屋顶因能有效利用闲置屋面添緑、帮助城市缓解热岛和暴雨径流而受到关注。以往研究较多探讨单种气象条件下、单个小面积实验型绿化屋面的气候水文调节功能,本研究基于夏秋两季的微气候水文观测数据,定量分析不同气象条件下5种典型绿化屋顶的降温和径流削减效应。首先选择晴朗、多云、降雨3种典型夏日天气条件,分析草坪、裸土、菜地、小面积花园、大面积花园5种类型绿化屋顶与对照光屋顶之间的温度差日变化规律,探讨绿化屋顶热效应强度及时空特征;其次,选择暴雨、大雨、中雨及小雨4次典型降雨,分析大面积草坪与花园型绿化屋顶上的降雨-滞蓄过程及径流削减率。研究结果表明:绿化屋顶降温与升温效应并存,晴朗无风天气条件下,距离屋面10 cm和150 cm两个高度上,绿化屋顶最高可降低气温5.3℃和2.5℃,多云及降雨天气条件下降温强度下降,升温时段延长;白天草坪与裸土上的大气温度高于对照光屋顶,其它绿化屋顶的温度低于对照屋顶;夜间5个绿化屋顶的大气温度均低于对照屋顶,且降温效应按照大面积花园、草坪、小面积花园、裸土、菜地的顺序递减。绿化屋顶径流削减效益与绿化类型及降雨强度密切相关,花园型绿化对一次典型暴雨、大雨、中雨、小雨的径流削减率分别为50.8%、78%、100%、100%,简易型绿化的4次径流削减率分别为24.3%,58.6%,98.2%和100%。研究结果可为同气候区其他城市绿化屋顶环境设计及管理提供一定参考价值。     

上海城市草坪CO2排放通量特征及其影响因子

草坪是城市绿地系统的重要组成部分,为量化其在城市碳平衡中的作用,采用静态箱 气相色谱法对上海结缕草草坪CO2排放通量进行了研究。结果表明：CO2排放通量具有明显的日变化和季节变化特征,日变化表现为昼高夜低的特点,最大排放通量一般出现在正午前后,最小在清晨,最大日较差为1 1877 mg/（m2·h）（7月1日）,最小892 mg/（m²·h）（1月3日）。CO₂排放通量的季节变化呈单峰型,夏季7月最大,春秋季次之,冬季1月最小,与温度的季节变化一致。观测期间年平均CO2排放通量为6194 mg/（m2·h）。对上海城市结缕草草坪观测期间,温度是CO2排放通量变化的主要影响因素。研究成果不仅可为城市草坪碳排放提供基础数据,也可为城市碳循环研究和管理提供参考.     

南京城市热场的卫星遥感分析

城市化使得城市数量和规模不断增加,城市作为人类对自然环境改造最为剧烈的部分,具有独特的区域环境,其中城市内部温度显著高于周边郊区的热岛效应是一个突出的城市环境问题,受到了普遍关注和研究。南京市是长江中下游特大城市,城市热岛效应明显,但对其研究很少。利用两个时相的MODIS 31波段数据,生成南京城市亮温场,分析了南京热场的分布、大小,利用亮温场均值、方差和相对温度评价城市热岛强度,并对两个时相城市热场的范围及强度变化进行了分析,取得了较好的效果,认为由于MODIS数据的高时间分辨率和实时免费接收政策使其用来动态监测城市热场是可行的。