江门市区冬季地表热环境与土地覆盖类型关系的研究

应用美国陆地资源卫星Landsat ETM＋影像资料,反演了江门市区的地表温度（LST）,并提取研究区的NDVI、NDBI和MNDWI指数。分析了江门市区冬季LST的空间分布特征及城市地表热环境与土地覆盖类型之间的关系。结果表明：江门市区LST分布具有空间差异性,不同土地覆盖类型有较大差异,存在城市热岛效应;LST与3种归一化指数存在相关性,其中LST与NDVI存在非线性相关、与NDBI存在线性正相关、与MNDWI存在线性负相关。     

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.     

贵州高原NDVI变化及其对气候变化的响应

中国南方喀斯特地区气候变化加剧,植被对气候变化响应反映十分敏感,动态监测植被变化对区域生态环境保护有重要意义。基于1999—2017年贵州高原遥感数据和气象数据,从年、季、月等不同时间尺度研究了NDVI动态变化及其对降水量、平均地表气温、最高地表气温、最低地表气温、平均气温、最高气温、最低气温、大型蒸发量、平均风速、平均相对湿度、日照时数等气候因子的响应特征。研究表明:近19 a,贵州NDVI以0.007 3 a~(-1)的速率呈显著上升趋势,其中,2011—2017年的上升幅度大于1999—2010年的上升幅度,NDVI变化与最低地表气温、最低气温呈显著正相关;春季、夏季、秋季、冬季NDVI均呈显著上升趋势,春季年增长率最大(0.009 3 a~(-1)),其次依次为秋季(0.007 0 a~(-1))、夏季(0.006 9 a~(-1))、冬季(0.004 6 a~(-1));春、秋季NDVI与最低地表气温呈显著正相关,最低气温影响较大,夏季、秋季NDVI受气温和降水共同影响,冬季NDVI受日照时数影响较大,四季NDVI受气温影响程度大于降水;1—12月NDVI均呈上升趋势,其中,4、5、8、10月呈极显著上升趋势,2、3、7、9、11、12月呈显著上升趋势;2、3月份和11、12月份NDVI在增长,表明生长季有所延长。NDVI与当月气象因子相关程度大于其与前一个月、前两个月的相关程度;气温的当月效应和滞后效应大于日照时数和水分条件的效应。温度对贵州NDVI的影响程度大于水分的影响,气温升高促进生长季延长是贵州高原的重要气候效应。     

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。     

贵州省NDVI变化及其与主要气候因子的相关性

运用全球检测与模型研究(GIMMS)组制作的取每隔15 d最大值合成的归一化差异植被指数(NDVI)数据集和贵州省84个气象站点提供的气候资料,分析1987-2003年贵州省植被变化状况以及NDVI与主要气候因子温度、降水的相互关系.结果表明: 17 a间贵州省年均NDVI呈现缓慢下降趋势,但春季NDVI出现了一定幅度的增长,年均NDVI下降主要是冬季NDVI大幅下降造成.植被变化在年际尺度上与温度和降水均无显著相关,但在季节尺度上与春季温度在α=0.05水平上显著相关.整体上看,春季NDVI与温度和降水的相关系数高于其他季节;温度与NDVI的同季相关高于滞后相关,而降水与NDVI的滞后相关却高于同季相关;与温度的相关性高于降水.     

天津地区各季植被NDVI年际动态及其对气候因子的响应

探索植被覆盖与气候变化相互关系是全球变化研究的重要内容之一.研究特定地区植被时间动态及其对气候因子的响应,对植被重建和生态环境恢复具有重要作用.利用1982-2003年8 km×8 km的NASA/GIMMS半月合成的归一化植被指数(NDVI)和气候数据,研究了天津地区各季NDVI年际变化特征及其对气候因子的响应.结果表明:近20年来天津市春季、夏季及冬季平均气温呈显著的升高趋势(P<0.05),而秋季变化不明显;春季和夏季降水呈降低趋势,而秋、冬两季呈微弱增加趋势,但均没有达到显著性水平(P>0.05).从四季NDVI年际变化趋势来看,春、秋两季呈微弱上升趋势,而夏季显著降低(P<0.01),冬季变化不明显.近20年四季NDVI与同期平均气温及降水的回归分析表明,除冬季外,NDVI与温度及降水均有显著的正相关关系,其中春、秋两季NDVI与温度及降水的关系均达到极显著水平(P<0.001).本研究结果证实天津地区各季NDVI的年际变化特征存在明显差异,而且气温和降水共同决定了植被NDVI的变化.     

围栏条件下平胸龟的体温变异

应用微型温度自动记录器,在野外围栏条件下,测定平胸龟(Platysternon megacephalum)体表温度和环境温度的昼夜和季节变化;在实验室条件下,测定其选择体温,旨在揭示平胸龟的体温和环境温度的关系.春、夏、秋季平胸龟体表温度与环境温度显著相关,其中与水温的相关性高于与暴露岩石温度的相关性.平胸龟体表温度及环境温度存在显著的季节变异,夏季高于春、秋季.夏季平胸龟体表温度存在昼夜差异,而春、秋季则无显著昼夜变化.平胸龟的选择体温无昼夜变化,平均选择体温为25.5℃.图2表2参23     

北京市三维景观格局的局地气象环境影响初探

探明城市三维景观格局对气象条件影响的规律性,可为城市规划与可持续发展提供科学依据与决策支持。以北京为例,利用北京市2011年大比例尺测绘数据,构建能够在小区尺度上表达景观结构及空间特征、同时可以在一定程度上反映出局地能量、辐射或动力学差异的三维景观格局指数;利用北京市2011年区域自动气象站观测数据,通过在不同空间尺度上开展三维景观格局指数与温度、湿度和风速3个表征局地气象条件的主要因子的相关性分析,研究城市三维景观格局对局地气象条件的影响。结果显示:在500、1 000和2 000 m范围内,景观容积密度(LVD)、景观高度密度(LHD)和天空开阔度(SVF)指数与区域大气环境温度和风速均显著相关;在1 000 m和2 000 m范围内,景观容积密度(LVD)、景观高度密度(LHD)和景观起伏度(LHR)与区域大气环境湿度显著相关。北京城市三维景观格局对大气环境的影响效应非常显著。城市三维空间密度(LVD)越大、高度密度(LHD)越大、景观起伏度(LHR)越大的地方,区域温度越高、湿度越低、风速越低;天空开阔度越低的地方,区域温度越高、风速越低。利用三维景观格局指数评估景观格局对区域气象环境的影响具有可行性,但要注意景观格局指数在空间尺度上的适用性。同时,本文构建的三维景观格局指数可作为地表统计参数来量化表达地表非均匀性特征,为大气数值模式中地表参数化方案提供了一种有效选择。     

新疆植被遥感绿度指数与水、热关系的动态相关分析

基于1982-2003年间GIMMS发布的NOAA /AVHRR遥感数据和新疆自治区53个地面国家标准站点的气象数据,研究新疆归一化植被指数(NDVI)动态变化及其与气候的时空关系.结果表明,22 a间新疆植被NDVI年际变化总体上呈显著增长趋势,年平均增长率为0.59%,显著增长区域位于准噶尔盆地南缘和塔里木盆地西南缘;生长季、夏季和秋季NDVI与同季降水相关显著,春季、秋季NDVI与同季温度相关显著;NDVI与温度呈显著正相关的区域主要分布于阿尔泰山、天山和昆仑山等山区,与降水呈显著正相关的区域分布于平原、低山带和绿洲.     

1982—2006年京津冀地区植被时空变化及其与降水和地面气温的联系

利用NOAA/AVHRR归一化植被指数（Normalized difference vegetation index,NDVI）,分析过去25年（1982—2006年）京津冀地区生长季（4—10月）植被覆盖时空变化、趋势及其与降水和地面气温的联系。经验正交函数展开（EOF）、奇异值分解（SVD）及相关分析,结果表明：过去25年京津冀地区植被总体呈增加趋势,其中,河北中部地区增长速率超过3%/10 a。植被覆盖年际变化与气温变化呈正相关,但与降水变化的正相关更加显著。1989年和1999—2002年的干旱导致当年NDVI显著减少,而1990、1998年和2003—2005年降水增加使得研究区NDVI明显增加。     

植被覆盖度与沙尘暴形成条件分析

以归一化差值植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）为指标分析了我国1981年到1998年期间植被覆盖变化情况,给出了植被急剧减少产生新沙源的实例。通过对1998年4月强沙尘暴的分析,指出影响沙尘暴产生和运移的因素除了地形、风速、风向、大气稳定度外,当地植被覆盖和土壤因素也是关键因素之一。并通过对植被覆盖度（NDVI）与浮尘指数（Aerosol Index）进行定量分析,发现二者之间存在明显的负相关关系,表明植被的存在可以从一定程度上抑制浮尘现象的产生。因此,在沙尘运移路径上,采取封山封荒,植树种草,增加植被覆盖度以固结当地土壤和泥沙的措施,可以在一定程度上抑制沙尘暴灾害的发生。     

珠三角地区PM_(2.5)浓度空间自相关分析

PM_(2.5)空间变异规律是揭示污染机制的重要基础。研究获取珠三角地区共57个监测点2013年全年PM_(2.5)小时均值监测数据,汇总后得到监测点季度均值和年均值,采用空间自相关分析理论研究不同季节PM_(2.5)浓度空间自相关性的强弱与集聚模式。结果显示,珠三角地区PM_(2.5)污染季节差异显著,冬季PM_(2.5)浓度均值是夏季的3倍。空间自相关分析表明,90 km范围内,珠三角PM_(2.5)浓度均存在正空间自相关性且尺度效应明显,空间自相关性存在城市尺度和区域尺度2次递减;春、夏、秋、冬季PM_(2.5)浓度全局Moran's I指数分别为0.542、0.752、0.602和0.628,空间自相关性由高到低依次为夏、冬、秋和春季;珠三角PM_(2.5)浓度集聚模式明显,深圳等沿海地区表现为PM_(2.5)浓度低-低集聚(L-L),而离海岸稍远的广州等地区为高-高集聚(H-H)区域。     

长白山东坡植被指数变化及其对气候变化的响应

长白山地处温带针阔混交林的中心地带,对气候变化较为敏感.因此,探讨长白山区落叶松(Larix olgensis)树轮宽度和森林归一化植被指数(NDVI)与气候因子的关系,对于了解全球气候变暖背景下陆地生态系统的响应具有重要意义.以长白山自然保护区东坡为研究地点,利用东坡落叶松树轮宽度指数和选取1982-2006年UMD GIMMS NDVI数据及天池气候数据,在分析树轮宽度及NDVI与气候因子关系的基础上,重点探讨长白山东坡落叶松径向生长与NDVI之间的关系,并利用多元回归分析建立落叶松树轮指数与气候因子及年生物量生长量与NDVI的模拟回归方程.结果显示:(1)1957年以来该区温度呈极显著上升趋势,冬季升温最为显著,降水呈微弱下降趋势.(2)1982-2006年年均、夏季和生长季NDVI均呈缓慢下降趋势.(3)长白落叶松年表特征分析表明其生长对气候敏感,适用于进行年轮气候学分析.(4)NDVI与月平均温度相关性较强,且多以正相关为主,与月降水量多为负相关性.(5)落叶松径向生长受当年生长季的气候因子的影响强于上年,但是显著相关的月份略有差异,并且降水的影响要优于温度.(6)落叶松树轮宽度和年生物量生长量与NDVI以负相关为主,生长季NDVI与树轮年表相关性较差,而非生长季NDVI与年表相关性较好.(7)林分单位面积地上生物量为240.72 t/hm2,2009年林分生物量生长量约为2.91 t hm-2 a-1,即每公顷每年固碳约1.46 t,表明该地区老龄落叶松林仍具有较强的固碳能力.综上所述,在长白山地区,长时间序列的年轮宽度数据并不能很好地反映NDVI的长时期变化,利用树轮宽度指数重建该区NDVI有待进一步研究.     

基于MODIS NDVI的西南森林植被时空变化特征及其气候响应分析

基于2000—2017年西南地区的390个气象站逐日气象数据,结合MODIS NDVI的遥感资料,运用趋势分析、相关分析和空间分析等方法,研究西南林区植被时空分布特征,探讨不同气候因子对森林生长的影响。结果显示,(1)近18年西南林区年平均NDVI多集中于0.6—0.7之间,占林区总面积44.1%。NDVI≥0.7林区面积所占比例达到24.1%,主要分布在云南西部和南部,多为常绿阔叶林。(2)2000—2017年西南林区NDVI呈显著上升趋势,平均每10年增加0.035,其中重庆森林NDVI增加速率最高,达到0.06/(10 a)。NDVI在不同森林类型间具有显著差异,西南常绿阔叶林NDVI最高,落叶针叶林最低。(3)2000年以来有86.7%的林区NDVI呈增加趋势,其中73.1%林区增加趋势达到显著水平。对于不同NDVI等级,NDVI≥0.7的林区面积呈显著增加趋势,而NDVI0.6的林区面积呈显著减少趋势,表明近18年西南林区植被改善的面积要明显高于退化面积。(4)在波动分析中,高稳定等级的林区主要分布于四川西部和云南西北部等地,占总林区面积33.76%,而低稳定、较低稳定等级的林区分布在四川盆地与川西高原边界地区,仅占7.45%。不同森林类型具有不同稳定性,落叶针叶林稳定性最好,灌丛稳定性最差。(5)在气候变化响应方面,有60%—80%林区在年尺度上与降水和温度具有正相关性,但与日照呈负相关性。有30.3%林区与温度的相关性达到显著水平,与降水、日照达到显著相关的林区面积较少,分别占总林区面积8.7%、9.4%,表明温度是西南森林生长的关键影响因子。本研究结果有利于揭示气候变化下西南不同森林类型NDVI变化规律,可为西南林区生态保护提供基础数据和科学参考。     

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。     

1982-2006年中国半干旱、干旱区气候与植被覆盖的时空变化

利用1982 - 2006年英国CRU(Climatic Research Unit)全球气温降水数据和NOAA/NASA归一化植被指数(the Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)数据,分析了中国内陆半干旱和干旱区的气候、植被覆盖的时空变化.结果表明,虽然中国内陆半干旱和干旱区的部分区域降水减少,但整体上向暖湿化发展.在暖湿化背景下,中国内陆半干旱和干旱区的植被总体以改善为主(＞1％·(10a)-1),特别是新疆西北部和青海东南部;但局部有微弱的减少趋势[(0～1)％·(10a)-1],如新疆南部和东部、甘肃西北部.最后,以乌鲁木齐为例,分析发现气温增加导致植被生长季延长和降水的增加,使得过去25年乌鲁木齐的植被覆盖有明显的改善.     

基于LandsatTM影像的武汉市热岛效应研究

采用定量遥感与GIS相结合的方法,利用武汉市2006年TM遥感影像,定量分析武汉市植被指数和热岛效应的关系和空间分布。在空间剖面上,研究了植被指数（NDVI）与地表辐射温度的关系并对植被指数（NDVI）与地表辐射温度进行了回归拟合。在此基础上,研究了武汉市热岛空间分布,解释了武汉市热岛等级空间分布的特点。研究结果表明：植被指数（NDVll与地表辐射温度存在着明显的负相关性;随着植被覆盖的变化,城市建设用地的地表辐射温度明显比其他土地类型敏感;城市中工业区和人口活动密集的商业区热岛强度高;水体和绿地对于分割城市热岛和缓解热岛效应有显著作用。该研究可为城市生态规划、用地合理布局等提供参考。     

城镇化与绿地退化对城市热环境影响研究

城市的发展和城市化进程的加速,导致建设用地的迅速膨胀和生态景观绿地的急剧减少,最终改变了城市热环境。以广州南部快速发展区为例,基于Landsat6遥感影像数据定量分析城市化及绿地系统的变化情况及其城市地表热场和热岛效应空间分布情况,探讨城市热场及热岛效应受城市化和绿地退化（以NDVI为表征）影响的定量关系。研究表明,广州南部地区的热环境状况与其地形特征之间有较密切的联系,城市热环境的分布变化与城镇建设用地和NDVI的分布变化有一定的相关性,特别是与NDVI呈现线性负相关,即地表温度随着归一化植被指数的增大而降低。结果表明,城镇化与绿地退化是导致城市热岛分布变化的影响因素之一。最后从生态角度出发,提出通过构建城市点状绿岛和带状生态廊道来改善城市热环境的可能性。     

基于ETM+图像的植被覆盖度遥感估算模型

植被覆盖度(VFC)的定量遥感是多种地表过程研究的迫切需要.文章选用南京市一幅Landsat 7 ETM 图像,经大气校正后提取了归一化植被指数(NDVI),与地面实测的植被覆盖度进行回归分析,建立了1～4次多项式关系模型.结果表明,NDVI与VFC呈极显著的正相关关系(r = 0.874, P < 0.001).在NDVI-VFC的1～4次多项式关系模型中,模型幂次越高,拟合程度越好.综合考虑模型的精度和稳定性,3次多项式模型作为最优模型推荐使用:VFC = -1.3438 NDVI 3 0.9774 NDVI 2 0.9988 NDVI 0.1507 (R2 = 0.7961, RMSE = 0.1094),该模型精度在植被中等密集区域(VFC＝0.4～0.8)最高,植被稀疏区域(VFC < 0.4)最低,植被密集区域(VFC > 0.8)居中.模型可直接用于全图像的VFC计算,并可通过植被指数的校准,进行推广使用.     

道路建设对成都市热岛效应的影响

热岛效应是城市气候最显著的特征之一。土地利用方式及土地覆盖的改变,如城市化和道路建设是导致热岛现象的重要原因之一。然而目前针对道路属性（道路密度及类型）对城市热岛效应的影响研究还较缺乏。本研究运用2012年成都市不同时次（冬夏季）的遥感数据及城市道路交通专题图,运用3S技术探讨道路密度对城市热岛效应的影响以及不同类型道路对城市热岛效应的热贡献。研究表明：（1）成都市热岛效应明显,市区地表平均温度显著高于郊区且热岛强度呈现夏强（3~4℃）冬弱（2.5~3℃）、夜强昼弱的特征。日间城市热岛效应呈现多热中心的分布模式,但冬夏季热岛中心位置不同。夏季日间热中心位于城市的西南部和中东北部,最高可达32.66℃,而冬季日间城市的西南部地表温度较高且热中心主要分布于城市边界地区,地表温度超过16℃。无论冬夏,夜间城市热岛效应均呈现环状分布特征,即从城市边缘到中心,地表温度逐渐升高,夏季城乡地表温差高达4.37℃而冬季达到2.82℃。（2）成都市区道路呈现“圈层型＋辐射型”分布模式,道路密度与道路的分布有关,城市南部及西南部的道路密度高于北部区域。（3）无论冬夏,道路密度与地表温度正相关,但两者相关性呈现昼弱夜强的特征,其中夜间相关系数达到0.5左右。对热效应贡献度指数、热单元权重指数、区域热单元权重指数3个指标的分析都表明无论冬夏、无论昼夜,市区分布面积最广的三级道路对城市热岛效应的热贡献最大,其热效应贡献度指数均在95%以上,其次是二级道路,各项热效应贡献度指数为45%~80%。本研究结果将有助于未来城市建设和道路规划,并为缓解城市热岛效应提供理论支持。