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。     

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。     

洞庭湖区地表温度反演及其时空变化特征

洞庭湖是我国第二大的淡水湖,对区域气候的调节起着极其关键的作用,然而受全球变暖及其他因素的影响,洞庭湖区范围内对气候变化的响应并不一致。为了更好地认识洞庭湖区的地表温度变化及其对全球变暖的响应情况,同时为准确的判断该区温度未来的变化趋势奠定基础,利用1995年、2004年和2013年12景冬季Landsat TM/ETM＋遥感影像的热红外波段数据反演了洞庭湖区地表温度,并对反演的地表温度值进行标准化处理,采用标准差分类法得到地表温度等级图。通过三时相温度等级图的面积统计与直观对比,分析了洞庭湖区在三峡蓄水前后的温度时空变化特征;并结合归一化植被指数（NDVI）、降雨资料、DEM、坡度等数据对洞庭湖区的温度变化影响因素进行了统计分析。结果表明,（1）洞庭湖区各温度等级面积成正态分布,主要以中温区、较高温区和较低温区为主。从空间分布上来看,低温区主要分布在水体,而高温区则没有明显的分布特征。（2）受雨雪天气影响,2004年的高温范围减少,减少情况为西洞庭湖区〉南洞庭湖区〉东洞庭湖区,面积变化比例分别是5.38%、2.12%、0.71%,表明冷气流对西洞庭湖区的温度变化影响最强,而东洞庭湖区最弱。（3）2013年高温范围增加,且变化强度呈现出西洞庭湖区〈南洞庭湖区〈东洞庭湖区的空间特征,面积变化比例分别是2.21%、2.38%、2.68%,表明在三峡水库蓄水之后,东洞庭湖区的地表温度受到较大影响。（4）植被的覆盖情况与温度相关性不明显,而坡度、海拔与温度呈正相关关系,这表明坡度可以有效的减少冷气流对温度的影响,地势较高地区与阳坡出现高温情况则表明地表温度受太阳辐射影响较大。     

基于ENVI-met的冬季室外热环境缓解方案对比——以福州市中心城区为例

以福州中心城区为例,基于ENVI-met模拟软件,通过温度、天空可视角(SVF)、平均辐射温度(MRT)、热辐射率(TRP)、人体舒适度指数(SSD)及预测平均票数(PMV)指标对高校、居民区、商业街3种不同功能类型建筑区的多种室外热环境缓解方案的热缓解效果进行定量分析.结果表明:1)SVF与温度、MRT呈正相关性;2...     

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。     

雅安市谢家山两种密度柳杉人工林群落结构和物种多样性研究

林分密度是影响林分生长、群落结构及生物多样性的重要因素之一,对近自然森林的经营改造、森林生态系统稳定性的维持及林业可持续发展具有重要意义。为研究林分密度对群落结构和物种多样性的影响,并探索维持人工林生态系统的稳定性和促进近自然林业改造的合理林分密度,采用典型样地法,以物种丰富度指数D值、Shannon-wienner指数H值、Simpson优势度指数H′值和均匀度指数Jsw值作为综合衡量群落物种多样性的指标,对比研究了雅安市谢家山两种林分密度(高密度和低密度)对柳杉(Cryptomeria fortunei)人工林群落结构和物种多样性的影响。结果表明:(1)共记录到植物109种,隶属57科95属。高密度群落物种组成为乔木11种,灌木27种,草本41种;低密度群落物种组成为乔木17种,灌木35种,草本35种;(2)从群落结构上看,在高密度下,物种多分布在中径级(胸径11.0~23.0cm)和高高度级(高度15.0~24.0 m);在低密度下,物种多分布在小、中径级(胸径5.0~23.0 cm)和小、中高度级(高度9.0~21.0 m);(3)两种密度下群落的各指数均表现为:草本层灌木层乔木层。物种丰富度指数D值在乔木层和灌木层表现为低密度高密度,在草本层表现为低密度高密度。从Simpson指数H′值、Shannon-Wiener指数H值和均匀度指数值Jsw值分析来看,乔木层这些指数均表现为低密度高密度,而灌木和草本层则与之相反;研究认为低密度(1 250~1 375/(株·hm-2))更利于谢家山地区柳杉人工林多样性的维持及柳杉树种的自然更新。     

鄱阳湖大型底栖动物群落结构的空间分布及影响因子研究

由于受人类活动干扰的加强以及受与长江干流之间"江湖关系"变化的影响,近年来鄱阳湖水生生态系统的状况及变化受到较多关注。对底栖动物群落结构的研究将有助于了解鄱阳湖生态系统结构现状及影响因子,对鄱阳湖保护对策的制定形成有效支撑。2016年7月,对鄱阳湖湖区(分别于鄱阳湖保护区和南矶山保护区)的底栖动物群落结构及相关环境因子进行了调查。调查共发现大型底栖动物27种,隶属于5门8纲,平均密度为48.40 ind.·m-2,其中主要以软体动物门为主;平均生物量为28.12 g·m-2,亦主要由软体动物门贡献。湖区主要优势种为河蚬(Corbicula fluminea)(优势度y=0.0655)、铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)(y=0.0336)、霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)(y=0.0268)。底栖动物密度、生物量及多样性指数均呈现出鄱阳湖保护区高于南矶山保护区的格局,且二者在群落组成上有明显差异,鄱阳湖自然保护区主要以腹足纲和寡毛纲为主,南矶山自然保护区主要以瓣鳃纲和腹足纲为主。典范对应分析的结果显示,鄱阳湖保护区主要受到高水深、低浊度及高溶氧的影响;南矶山保护区各样点之间群落相似性较差,分别受不同因子的影响,这表明在各区域内部,局域微生境在局域群落结构的塑造上起主要作用,因此该区域内生态系统的保护应适当考虑空间尺度。     

干热河谷常见植物地表形态特征与泥沙拦截的关系

为探究植物的泥沙拦截能力及其与植物地表形态特征的关系,以金沙江干热河谷区6种典型植物[乔木:新银合欢(Leucaena leucocephala)、苦楝(Melia azedarach);灌木:坡柳(Dodonaea viscose)、马桑(Coriaria sinica);草本:扭黄茅(Heteropogon contortus)、拟金茅(Eulaliopsis binate)]为研究对象,进行水槽模拟试验.结果表明:(1)在水槽模拟试验下,6种植物初生苗和1年生苗均表现出不同的泥沙拦截能力.在初生苗期,马桑的泥沙拦截能力最强,扭黄茅和拟金茅最弱;在1年生期,马桑仍为泥沙拦截能力最强的植物,草本植物次之,乔木和坡柳最弱.(2)6种植物在初生和1年生时均表现出不同的地表茎形态特征、地表叶片形态特征、基部拦截体形态特征以及地上部分生物量的变化.(3)泥沙拦截量与植物贴地叶面积、基部最大冠长、基部最大冠宽、整体地上部分生物量和基部茎干物质密度呈极显著正相关,与茎-地面夹角呈极显著负相关,以上参数为影响植物泥沙拦截能力的主要地表形态特征因子.此外,植物基部茎表皮裂隙数、基部茎干物质含量、贴地叶片干物质含量和基部单位体积生物量与泥沙拦截量也具有显著的相关性.本研究认为该地区在采用植物措施治理水土流失和拦截泥沙时,应重点考虑上述植物关键形态因子以选取最优的植物种类.     

黑河中游绿洲化地表特征参数研究

绿洲化影响地表水热传输和植被生长等能量物质的变化。以空间代替时间的方法,选择绿洲内部、荒漠绿洲过渡带及荒漠的不同演化阶段,采用地面调查和遥感反演的方法,定量分析了土壤水分、植被覆盖度、地表温度、地表反照率及地表净辐射等参数的变化及其之间的关系,为该地区地气系统能量与水分交换提供理论基础。结果表明,(1)绿洲化改变了地表的植被类型和土壤水分,依次为裸露沙丘(2.1%)-泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)+沙拐枣(Calligonum mongolicum)(2.4%)-梭梭(Haloxylon ammodendron)+柽柳(Tamarix chinensis)(2.2%)-沙枣(Elaeagnus angustifolia)+沙柳(Salix psammophila)(3.8%)-杨树(Populus tremula)(4.6%)-制种玉米(7.8%)。(2)绿洲化增加了地表的植被覆盖度和净辐射,植被覆盖度由8%增加到85%,净辐射由480 W·m~(-2)增加到756 W·m~(-2),而降低了地表温度和地表反照率,地表温度由325 K降低到302 K,地表反照率由0.235降低到0.125。(3)植被覆盖度决定了地表能量的分配,改变了地表温度、地表反照率、地表净辐射,即植被盖度每增加1%,地表净辐射增加3.64 W·m~(-2),地表温度降低0.31 K,地表反射率降低0.002。绿洲化地表能量、水分和植被生长等参数的变化研究有助于理解绿洲可持续发展及水土气生相互作用,对荒漠绿洲过渡带生态系统稳定健康发展具有重要的参考价值。     

干旱区典型城市下垫面特征及其与地表热环境的关系研究

基于2011年8月11日Landsat TM遥感影像,利用混合光谱线性分解模型提取乌鲁木齐市建成区下垫面不透水面丰度和植被覆盖度信息,利用单窗算法定量反演建成区地表温度,并通过分级方法分析两个要素的空间分布特征;在此基础上,利用回归模型对乌鲁木齐市建成区不透水面丰度、植被覆盖度与地表热环境之间的关系进行相关性分析。结果表明:(1)利用混合光谱线性分解方法,基于中等分辨率TM影像提取干旱区城市乌鲁木齐建成区不透水面,成本低,精度高(精度检验总体均方根RMS为0.003,远小于精度规定值0.02),且该方法可较好地区分光谱特性相似的城市建设用地和裸地,对干旱区城市用地信息提取具有一定的借鉴意义;(2)乌鲁木齐市建成区不透水面丰度与地表温度呈线性正相关,R~2为0.69,植被盖度与地表温度呈线性负相关,R~2为0.74;(3)裸地因具有极高的地表温度,形成局部的热岛中心,对干旱区城市地表热环境具有重要影响,因此减少和改变裸地对于缓解干旱区城市热岛效应,改善城市热环境具有重要意义。     

面向城市规划的热环境与风环境评估研究与应用——以济南中心城为例

在城市尺度规划中如何定量评估规划方案对热环境与通风环境的影响是一个技术难题。基于遥感和GIS技术,建立了一套面向城市规划的热环境与通风环境评估指标和技术方法,其中热环境可采用遥感估算的地表热岛强度(SUHI)、热岛比例指数(UHPI)以及生态冷源等级进行评估;通风环境评估则包括背景风环境和地表通风潜力两方面,前者可通过气象观测统计或数值模拟得到,后者可根据下垫面动力粗糙度长度(RL)和天空开阔度(SVF)进行估算。基于城市形态学模型,RL可以由建筑密度和建筑高度进行估算,SVF可由高分辨率数字建筑高程模型进行估算。在此基础上进行通风潜力等级划分,并采用通风潜力指数(VPI)定量评估一个地区的总体通风状况。应用上述指标和方法,利用2015年济南6月12日Landsat 8卫星资料、2013年1∶2 000基础地理信息资料和2020年城市规划资料,对济南中心城区规划前后热环境与风环境进行了定量评估,并基于生态冷源、热岛强度、地表通风潜力和背景风初步开展了济南中心城通风廊道规划应用,同时给出了相关规划策略和建议。研究结果显示:(1)文章建立的热环境与风环境评估指标和技术方法可有效应用于城市规划前后变化评估中;(2)热岛强度、地表通风潜力的高低与城市分区功能定位和土地利用类型有直接关系,规划后(2020年)热岛比例指数(UHPI)从0.31增加到0.38(均为"较轻"等级),通风潜力指数(VPI)从0.89("好"等级)降至0.74("较好"等级);(3)初步构建的3条一级廊道和10条二级廊道规划方案,将有利于缓解济南中心城区热岛效应和增强城市空气流动性。     

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。     

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...     

广州城市绿色空间与地表温度的格局关系研究

城市景观和生态组分的重要性已随着城市化进程加快而日益凸显,城市热环境则是城市化过程的重要环境问题之一,探讨绿色空间与热环境的关系是可持续发展的迫切需求。基于2014年10月Landsat8_OIL遥感影像,提取城市绿色空间信息并进行地表温度反演,分析广州市绿色空间的结构、热环境空间分异和二者之间的空间分布一致性关系。研究结果表明:绿色空间的景观呈以小面积型和特小面积型斑块为主导的破碎化分布格局,接近总绿色空间面积的95%,绿色空间破碎化严重;绿色空间面积及其斑块大小结构显示,从化、增城和黄埔等3个行政区内自然生态环境状况较好,较差的是南沙和番禺两区。地表温度反演结果显示,研究区域地表温度主要在18~33℃之间,占总面积的96.22%;地表温度空间上存在明显的高温和低温区域。绿地斑块面积越大,对应的地表温度越低;绿地斑块面积越少,对应地表高温区域的面积比例则越大,表明绿色空间减缓了太阳对地表的升温作用;不一致性指数结果表明,研究区大于60%的绿色空间都起到了这种减缓作用,其余的绿地斑块的减缓升温作用较小或不起作用;中心城区范围内绿色空间与地表温度也呈现出类似的规律。研究揭示广州未来智慧城市与可持续发展规划必须足够重视绿色空间斑块规模,以发挥绿色空间的最佳服务效果。     

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。     

青藏高原东部原始林下地表主要苔藓斑块特征及其影响因素

引入并应用斑块概念对大渡河上游藓类-冷杉原始林下地表1hm^2面积的锦丝藓、大羽藓、赤茎藓、塔藓、锦丝-赤茎藓等五种地表苔藓斑块结构特征作了调查分析，并同时测定了斑块相关环境因子（空气温度、空气湿度、基质湿度、光照强度、乔木盖度、灌木盖度、草本盖度及生物量、凋落物盖度）。对数据进行综合分析发现，不同斑块类型在生物量、个体密度、层片厚度和物种丰富度上都表现出一定的差异性，所调查环境因素各个方面在五种斑块之间都表现出较强的差异性．且各类斑块的结构特征与环境因子间分别表现山很强的相关性。影响斑块结构特征的最主要因素是藓丛表面空气温度，空气湿度、光照强度和草本层盖度、灌木层的盖度等也对斑块特征产生重要影响，而草本层生物器、凋落物盖度及乔木层盖度仅对个别斑块的结构特征产生影响，基质湿度并未对斑块特征产生显著影响，可能是因为不同藓类生长基质不同所致。     

广州城区近地面层不同高度空气质量评价

为了阐明大城市中心城区不同高度的空气质量差异及其成因,为大气污染防治工作提供科学支撑,该研究基于广州塔大气污染物垂直梯度观测平台的监测数据,采用环境空气质量综合指数和环境空气质量指数(AQI),分别对广州城区近地面层不同高度的空气质量进行评价。结果表明,2015年广州塔4个高度(地面、118 m、168 m和488 m)的空气质量综合指数分别为4.96、5.01、4.83和3.64,AQI超标率分别为27%、30%、25%和40%。总体上,中、低层(168 m以下)的空气质量差异较小,其中118 m点位的综合指数和AQI超标率相对较高;高层(488 m)因O_3污染尤其显著导致其AQI超标率为各高度最高,但O_3质量浓度上升的贡献被其他污染物质量浓度的大幅下降所抵消,故其综合指数反而最低。随着高度增加,PM_(2.5)和NO_2超标程度下降,O_3超标程度上升,导致高层的PM_(2.5)和NO_2几乎不超标,而O_3超标率达40%且其超标天数占AQI超标天数的比例高达99%。随着污染级别上升,PM_(2.5)和NO_2成为首要污染物的比例减少,O_3比例增加,O_3成为各高度AQI超标时最主要的首要污染物。当低层空气质量处于优或重度污染级别时,各层等级一致性相对较好;但在其他情况下,低层与高层的空气质量最多可相差3个级别。因PM_(2.5)和NO_2以低矮源排放贡献为主,而O_3来源于复杂的二次反应,使PM_(2.5)和NO_2质量浓度随高度上升而递减,而O_3质量浓度随高度上升而递增,最终形成了中、低层以PM_(2.5)、NO2和O_3复合污染为主、高层以O_3单一污染为主的空气质量垂直分布特征。     

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。     

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。