基于计算力流体力学的城市近郊湖泊“冷岛效应”及其情景模拟研究——以长沙市同升湖为例

城市湖泊生态效益优越,对周围环境具有明显的"冷岛效应"。中尺度层面上,从环境物理学角度出发,以位于长沙市近郊区的同升湖作为研究对象,采用平行定点实测法获取夏季湖泊周边热环境指标,结合CFD情景模拟,二者交互验证。同时设置湖区周边近地面层典型气候边界条件,通过改变单一影响因子的变化,系统分析了夏季城市近郊湖泊"冷岛效应"的变化规律以及湖区周边建筑对湖泊"冷岛效应"发挥的影响,揭示了湖泊与周围环境之间的温度交互特征。结果表明:(1)夏季城市近郊湖泊对周围环境存在"冷岛效应",研究区域与对照区域的日均温度差值在0.55℃,湖泊"冷岛效应"的发挥与太阳辐射强度相关,在13:00—14:00时间段内较突出;(2)湖泊"冷岛效应"与临湖距离呈显著负相关,湖泊水体的降温作用在0 m处最显著,在距湖岸300 m范围明显,在距湖岸600 m范围存在降温作用,湖泊水体对主导风下风向区域的降温效果最佳,降温强度可达0.96℃;(3)通过改变单一影响因子的CFD情景模拟发现,湖泊"冷岛效应"发挥与建筑高度、建筑后退湖岸距离、建筑间距密切相关,建筑后退湖岸100 m和200 m,下风向区域温度降低0.34—0.56℃,降温范围在650—800m;建筑高度增加10m和20m,下风向区域温度上升0.09—0.39℃,降温范围在350—500m;建筑间距增大2倍,下风向区域温度下降0.27℃左右,降温范围在500—600 m。该研究成果对研究城市湖泊小气候、改善城市局域热环境及指导未来城市近郊湖区建设布局具有重要指导意义。     

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。     

城市热环境季相变异及与非渗透地表的定量关系分析——以广州市中心区为例

基于遥感卫星影像的热环境时空格局及与地表特征相关性分析是目前城市热环境研究的主要内容,但此类研究针对季相变异特征的分析较为缺乏。以广州市中心区2005年下半年3期不同季相的Landsat TM影像为数据源,提出一种面向对象分割的方法提取城市热岛/冷岛分布,并利用重心模型定量其季相变化移动轨迹;采用回归树模型构建地表温度(Land surface temperature,LST)与非渗透地表的关系方程,旨在揭示城市热环境季相变异性规律。结果表明:(1)随夏季到深秋,热岛呈现从中心区退出的态势,南部冷岛大面积消失,7月18日至10月22日热岛重心向东移动2.5 km,冷岛重心向西北移动3.4 km。10月22日至11月23日冷岛重心向西北移动9 km,热岛重心向东南移动8 km;(2)随季相变化,地表温度与非渗透地表的正相关关系趋于复杂,二者相关性从7月18日的0.994 1降至11月23日的0.869 1,对于11月23日数据,使用二次多项式方程更能表达二者的关系;(3)与传统的线性回归模型相比,回归树模型能更好地模拟地表温度的空间异质性,非渗透地表的增温作用存在非线性趋势,并且二者的关系模型存在明显的空间异质性。     

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。     

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。     

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。     

土地利用差异与变化对区域热环境贡献研究——以京津冀城市群为例

人类活动改变土地利用、土地覆被,造成下垫面属性变化,直接引发区域热环境变化。采用2004—2006年、2014—2016年京津冀城市群MODIS地表温度产品,结合2005年和2015年土地利用数据,分别从行政区划和土地利用角度定量计算地级市和土地利用类型在不同季节、昼夜条件下对城市群热环境的贡献度指数(CI),归纳不同城市和土地利用类型对城市群热环境贡献的角色特征,度量不同土地利用类型对城市群和地级市热环境贡献度强度差异及变化。结果表明:(1)不同城市在白天和夜晚作为城市群热环境源汇角色不同,根据贡献度指数的昼夜差异可分为昼夜热源型城市(CI0)、昼汇夜源型城市(白天CI0,夜间CI0)和昼夜热汇型城市(CI0);(2)2005—2015年各土地利用类型对城市群热环境的贡献度指数绝对值增大,对城市群热环境的源汇作用强度增加;(3)耕地和林地分别为京津冀城市群热环境最主要的源汇景观。在春、秋、冬季夜间,耕地对城市群热环境贡献由源转为汇。(4)城市受内部土地利用空间配置和自身发展条件影响,不同土地利用类型对城市热环境贡献度存在显著的时空差异,如林地在春、夏、秋季夜间对不同城市热环境分别表现为源汇景观。区别源汇景观的依据在于判定其是否能够降低区域热环境,因此源汇景观在空间尺度或时间尺度上可能会发生角色转变。研究结果对于基于植被分区的城市设计所进行的热环境调控具有理论意义。     

宁波城市热岛随城市化演变的多指标综合分析

以宁波市为研究对象,利用1984─2010年间冬、夏各5景Landsat TM/ETM+遥感影像数据进行地表温度反演,在此基础上使用热岛强度、热岛面积、景观格局指数综合分析了宁波城市化进程中城市热岛在冬、夏两季的演变趋势,得出如下结果,（1）强度方面,冬季平均热岛强度为1.57℃,夏季为8.67℃,夏季明显强于冬季;热岛强度在夏季呈增强趋势,在冬季呈变弱趋势。（2）热岛面积方面,在冬季,平均89%的建成区受热岛效应的影响,而在夏季,该比例为98%。无论冬夏,热岛面积均随城市化的发展持续增加。（3）数量方面,热岛景观在冬季以低等级热岛斑块为主,占热岛面积的96%左右,夏季以中、高等级热岛斑块为主,比例约为热岛面积的92%。无论冬夏高等级热岛斑块个数均随着城市化进程显著增加。（4）形态方面,无论冬夏主要热岛景观类型乃至整个热岛的斑块形状均变得更加复杂。（5）结构方面,热岛景观在冬季总体上逐渐破碎化,各类景观趋向均匀,多样性增加。在夏季则逐渐聚集,逐步向以高等级斑块为主导的格局方向发展,多样性降低。（6）空间分布方面,随着城市化进展,冬夏两季热岛景观斑块都经历了数量增加、等级升高的变化。冬季在北仑的宁波经济技术开发区形成了两个热点区,夏季在三江口周边、甬江口两岸以及经济技术开发区形成了三大高温片区。利用多指标综合分析可以更加全面的反映城市热岛的演变规律,为减缓城市热岛效应提供理论依据。     

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。     

嘉峪关市中心城区扩张过程及其景观特征变化

以中国干旱区嘉峪关市1986、1996、2006和2010年Landsat TM/ETM＋影像为数据源,采用道路扩展和城市建设用地扩张强度反映城区建设扩张过程,同时分析了城市景观类型的斑块特征和结构特征,研究结果表明：1）嘉峪关市中心城区主干道路扩展显著,城市面积增加明显。1986—2010年间嘉峪关市道路长度增加了100.20 km,城市面积从1986年的2 220.03hm^2增加到2010年的5 048.22hm^2,年均扩张强度指数达5.10%。2）城市景观格局变化显著,建设用地、城市绿地和水体分别增加了2 003.74hm^2、655.30hm^2和169.15hm^2,未利用地则减少2 828.19hm^2。建设用地和城市绿地破碎度增加,未利用地破碎度减少。3）城市景观斑块类型更趋均衡化,整体景观和异质性多样性增加。4）城市扩张是嘉峪关城市绿地和水体明显增加的重要原因,人类活动对城市生态环境的影响逐渐增强。     

基于RS与GIS的武汉城市湖泊演化研究

以武汉市主城区为例,利用1995和2005年Landsat5两期TM影像与2000和2010年Landset7两期ETM＋影像的解译结果,基于景观分形理论与GIS的空间分析功能相结合的研究方法,分别构建湖泊变化强度指数和湖泊分形维数变化指数。从湖泊面积变化和湖泊形态变化,以及湖泊水域和其他土地利用类型的转移变化特点与影响进行综合分析。来丰富湖泊演化的分析方法,并总结高速城市化背景下湖泊的变化规律,从而更深入地了解和认识人类活动因素与湖泊水域动态变化之间的响应关系,同时提出若干城市湖泊治理与管理的方式。研究结果表明,（1）15年间的湖泊水域面积总量的变化呈现萎缩的趋势,年变化量在逐渐减小,湖泊萎缩的速度得到了一定的控制。（2）1995-2010年湖泊分形维数也呈逐期较小趋势,说明湖泊几何形状趋于简单化,人为活动对湖泊的影响加大。（3）15年来主城区28个主要湖泊的变化强度指数均为负值,呈萎缩趋势。但从2000年开始,少数湖泊变化强度指数为正值,萎缩趋势得到初步的控制。（4）1995-2010年间湖泊的水域面积主要转移成为建设用地和耕地。其转移面积占转移总面积的87．02％。围湖造田和城市化率的迅速提高对城市湖泊的演化影响深刻。（5）城市化背景下湖泊面积与形态变化的规律并非完全与城市化发展速率呈正比的关系,当城市化率上升到一定的阶段后,城市内部对生态环境的保护与要求也不断提高。为改善城市环境和城市内部的生态用地,湖泊应得到立法等强制性保护。     

基于卫星遥感的合肥城市绿色空间对热环境的影响评估

城市绿地及其格局在减轻城市热岛效应方面有重要作用。作者基于卫星遥感开展城市绿色空间改善城市热环境的定量研究,以合肥市3个典型城市功能区(Urban Functional Zone,UFZ)为研究对象,基于Landsat 8 TIRS遥感影像、资源三号高分辨率影像,综合运用RS、GIS等空间分析技术,结合地理统计分析,表征了城市用地特征及其热环境效应,定量分析了小尺度下绿色空间降温特征,探讨了基于绿色空间构建调控城市热环境效应的策略手段,为规避不合理的土地利用与开发模式对城市热岛的影响,合理规划城市绿色空间单元,实现城市的可持续发展提供科学的理论基础和重要技术参考。研究结果表明,(1)在城市功能区尺度上,水体和植被呈现出相对较低的表观辐射通量密度(Apparent Radiant Flux Density,ARFD),分别为25.92 W?m~(-2)和27.95 W?m~(-2),而移动板房、在建用地、道路、低层建筑、高层建筑和人工复合材质的ARFD相对较高,分别为35.32、33.29、31.73、31.91、31.16和31.02 W?m-2。(2)在单元地块水平上,采用单位面积净表观辐射通量进行分析以消除不同大小地块的"尺度效应"。公园和以植被为主的地块对单位面积净表观辐射通量的贡献相对较小,为4.87 k W?hm~(-2)。(3)在景观格局水平上,地块内绿色空间的景观面积比例、最大斑块指数和景观聚集度指数与单位面积净表观辐射通量呈负相关关系,综合分析表明,地块内绿色空间面积越大,分布越集中,对城市热环境的控制作用越强。     

山西中部城市群景观格局演变对其热环境的影响研究

城市群化使得城市热环境问题变得更为复杂。以2010-2020年4期Landsat影像数据为基础,运用空间分析、景观格局指数与数理统计等方法,分析山西中部城市群景观格局动态演变和热环境分布及变化特征,并定量探究城市群景观格局演变对其热环境的影响作用。研究表明,（1）近10年来山西省中部城市群的建设用地逐年增加,在空间分布上均有向太原市偏移的趋势。（2）研究区地表温度总体呈上升趋势,城市群热岛效应逐渐显现,2013-2016年,高温区重心向东北方移动30.03 km,转移至太原市中轴线偏北方位置,各城市间热环境的连通性加强。（3）城市群的景观格局演变对其热环境有着明显的影响：(1)各景观类型中建设用地、耕地及草地热环境贡献指数较高,林地与水体贡献指数为负,其中林地贡献值为-0.975,贡献指数绝对值最大;(2)从景观格局指数来看,在类型水平上,林地的聚集度指数、平均分布斑块面积、最大斑块所占景观面积比例、景观类型比例与地表温度（LST）呈负相关,斑块密度、边缘密度与LST呈正相关,而在景观水平上,景观形状指数、斑块密度、香浓均匀度指数等与LST呈正相关,2013年各相关系数最大,不同景观类...     

南京地区地表热通量的遥感反演分析

利用南京地区2013年8月11日、2013年10月14日、2014年1月2日和2014年5月26日的4景Landsat 8 OLI/TIRS1B遥感影像,结合地面气象观测资料,借助SEBAL模型反演了南京地区地表热通量,并利用地表温度实测数据进行验证,且与他人研究结果进行了比较。结果表明,(1)南京净辐射通量与土壤热通量表现为春季最大,夏季次之,冬季最小;感热通量呈暖季(春、夏)大于冷季(秋、冬)的特征;秋季潜热通量最大,冬季最低,夏春季居中。(2)南京净辐射通量值为长江最高,均值达614.8 W·m~(-2);湖泊与林地次高,均值大于500 W·m~(-2);旧城、草地、农田较高,均值在480~500 W·m~(-2)之间;裸地与新城最低,均低于460 W·m~(-2)。土壤热通量值为旧城、裸地、新城最高,均值在75~85 W·m~(-2)之间;湖泊、农田、草地次之,均值在65~75 W·m~(-2)之间;长江与林地最低,均值低于60 W·m~(-2)。感热通量值为城区最高,均值均高于200 W·m~(-2);林地、裸地、农田、草地次之,均值在100~200 W·m~(-2)之间;水体区域最低,均低于60 W·m~(-2)。潜热通量值为水体区域最高,均值高于400 W·m~(-2);林地、草地、农田、裸地次高,均值在220~320 W·m~(-2)之间;城区潜热通量最低,均低于200 W·m~(-2)。(3)土壤热通量占净辐射的比值除冬季均低于0.1外,其余季节均在0.05~0.25之间;新老城区的感热通量占净辐射比值在四季典型日均高于0.4,除春季的裸地和冬季外,其余土地利用类型均低于0.3,水体区域均低于0.15。潜热通量占净辐射比值为水体区域在四季均高于0.7,新老城区均低于0.5,除春夏季裸地和冬季的林地外,其余土地利用类型均高于0.5。不同土地利用类型的波文比呈现"新城旧城裸地林地农田草地湖泊长江"的空间分布和"春季冬季夏季秋季"的时间分布。新城区的波文比在四季典型日均为最高,且均值大于1,而水体的均为最低,均值小于0.2。     

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。     

城市公园对城市热岛的影响及三维分析——以广州市主城区为例

随着城市的快速发展,城市热岛(UHI)问题越来越突出,如何缓解城市发展所带来的热岛效应加剧,提高居民健康生活质量,改善人居环境,已成为全民关注的重点生态环境问题。在高度发达的城市区域,绿地对城市热岛具有明显的降温效应,因此对其进行定量研究具有重要意义。文章基于遥感和GIS的方法,通过热环境反演和空间统计分析,以广州市主城区30块主要城市公园为研究对象,分别从城市绿地形态、城市绿地缓冲区和热环境三维分析3个方面研究了城市绿地对城市热岛的影响。结果显示:城市绿地形态(面积,周长,形状指数)与公园的温度具有较强的对数相关性,并且随着三者的增大,绿地内部均温和最低温度均降低,并且呈现"饱和"趋势;通过对城市公园斑块建立3个缓冲区(120、240、360 m),并进行缓冲区内的均温统计发现,30个城市公园的温度变化呈现出3种情形,即自内向外变高、变低和不变;最后,为了更好的解释上述3种情形,引入三维热环境分析,对3种情形分别选取代表性公园进行分析,总结其空间分布规律,结合相关数据对产生的这种结果进行了简要分析。本文的主要创新点,在对城市公园与热环境关系传统分析的基础上,引入三维的分析方法,能够更加清晰的展示二者的关系,为未来的相关研究提供一定的借鉴。     

北京市春季和秋季大气中有机氯农药的调查分析

有机氯农药在空气中的浓度与环境温度的变化有着密切的关系,当温度升高时,有机氯农药从土壤、水体或植物中蒸发,使得空气中的浓度增加,通常夏、秋两季大气中有机氯杀虫剂的含量要高于冬、春两季.     

快速城市化背景下上海绿色空间景观格局梯度及其多样性时空动态特征分析

以上海典型快速城市化地区为例,基于遥感影像数据,综合运用RS/GIS技术和Fragstats 3.3移动窗口法对1997年、2000年、2005年、2008年和2015年5个年份上海绿色空间的景观格局梯度及其多样性时空动态进行分析。随城市发展的绿色空间梯度变化和景观多样性的空间显式化研究可以帮助理解景观格局-过程关系,同时为城市景观格局优化和管理提供支持。结果表明,(1)1997—2015年间,研究区总体上以建设用地的增加和绿色空间的总量减少为典型特征,农田景观面积比例PLAND减少了32.85%,森林绿地PLAND增加了9.44%,水体PLAND增加了1.58%,建设用地PLAND增加了28.59%。(2)研究区绿色空间的景观格局随着城市空间多方向的扩张变化明显,同心矩形带梯度模式分析和多向梯度模式分析结果显示,近20年来,在矩形环4以内中心城区森林绿地PLAND、斑块数量NP、斑块密度PD、景观形状指数LSI的增加,表明中心城区森林绿地景观破碎化越来越严重,人工痕迹较重。在矩形环5以外区域森林绿地PLAND、LPI的增加及NP的下降表明郊区森林绿地景观表现出一定的集聚性;在矩形环5以外区域农田PLAND、最大斑块指数LPI的下降和PD、LSI的升高表明建设用地的扩张使原本均一化的农田景观越来越破碎,形状也越来越复杂。(3)景观多样性时空动态变化分析表明,1997年仅中心城区景观多样性SHDI较低,而2015年SHDI在整个研究区均呈下降趋势。