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.     

基于多源卫星资料的京津唐城市群热环境研究

基于FY-3A/B、MODIS/Aqua、NOAA18/AVHRR等多源卫星资料,利用地表热岛强度、热岛比例指数开展了京津唐城市群热岛时空变化分析研究,并结合Landsat-TM卫星资料提取的地表参数、气候背景参数和社会经济参数等开展了地表热场的成因分析研究。研究结果表明:地表热岛强度指标能有效反映京津唐城市群热岛的时空变化,热岛强度的大小与高温强弱没有直接关系,而且地表热岛强度只有在夜晚才与气温观测具有一致性,即冬季最强,夏季最弱;而在白天则呈相反规律。热岛比例指数估算显示2012年京津唐城市群热岛强度排名前3的分布是天津市辖区(0.86)、北京市辖区(0.85)和朝阳区(0.74),唐山市辖区也达到了0.50。热场成因分析表明不透水盖度是城市热岛差异的最重要下垫面因子,遥感陆表温度较现有气象观测更能显示城市热岛的空间分布,城市热岛强弱与国民生产总值、人口数、用水量和用电量都有比较明显的线性正相关关系(线性回归模型决定系数R2分别为0.513 1、0.485 3、0.483 6和0.306),而与人为热有明显的对数正相关关系(模型决定系数R2为0.672 3)。不透水盖度、人均用水量和年平均气温构成了城市热环境差异的主要影响因子(模型决定系数R2为0.80),反映了城市下垫面参数、社会经济活动和气候背景因素对城市热岛空间差异的共同影响。     

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。     

深圳市城中村的热环境特征与热岛强度分析

最近几十年的全球升温和城市化导致了城市地区热环境的持续恶化。由于建筑物密集、绿化少、人口多等原因,城中村的热环境恶化现象更为明显。近年来对城中村的热环境问题的研究,以定性讨论的多,定量的研究少,其主要原因是缺乏系统的观测数据。以地处亚热带的特大城市深圳市为例,选取平山村及绿地为研究对象,通过一年的运动样带观测,分析对比了晴天和极端高温条件下城中村和绿地的热环境特征、热岛强度和热环境舒适度,探讨了影响城中村热环境的主要因素。结果表明:深圳城中村热岛效应明显,月份间的热岛强度关系为:降雨量少的月份热岛更强;一天中各时段的热岛强度变化特征为:热岛强度在日落之后逐渐加强,在20:00至24:00间达到最大值,在午夜后逐渐减弱,最强热岛强度出现于2月份的20:00时,达3.95℃。5月至9月深圳的热环境特征为炎热潮湿,热环境极不舒适,城中村与绿地夜间温湿指数差异明显,城中村较绿地热环境不舒适性增加一个等级,夜间为城中村居民室外活动最为频繁的时候,因而对城中村居民带来不舒适的直接感受,进入后半夜之后会进而影响居民的休息,增加空调等的使用,高极端高温天气条件下,城中村与绿地的热环境较普通夏季平均值更为不舒适,容易引发中暑等危害。城中村人工下垫面较自然下垫面占比大,改变原有的水热平衡且引入更多的人为热排放,是引起热岛效应及热环境不舒适的主要原因。这些研究结果可以为城市规划设计提供理论依据。     

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。     

北京城市局地空气温度时空变化特征分析

目前中国正处于城镇化快速发展阶段,城市、气候和环境间的矛盾日益凸显。适宜的城市规划和景观设计可以有效地缓解热岛效应等城市气候问题对人居环境带来的负面影响。揭示城市户外热环境的时空变化格局及其影响因子,是调节和改善城市气候环境的理论基础。选取北京奥林匹克公园及其周边城市区域作为研究对象,采用移动路线观测法于2012年冬季和2013年夏季对研究区域内空气温度进行了测量,在此基础上对其局地空气温度的时空变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:即使在小尺度的城市区域内仍存在着明显的气温差异,研究区域内不同时相的温差大小为1.2~7.0℃,绿化状况以及测点周围环境特征对测点气温有着重要的影响。同时,研究也发现,研究区域内温差大小及其空间分布特征随着季节和昼夜的变化而变化。在夜晚,研究区域内的温差较大,气温分布也较为简单而明晰,此时公园范围内的空气温度明显低于周边建筑环境的空气温度,且随着与公园距离的增加,气温越高,呈现出明显的"公园冷岛"效应。然而在白天时,研究区域的空气温度差异较小,且空气温度的分布也较为复杂。研究区域内局地热岛强度总体呈现出冬季夜晚(5.9℃)夏季夜晚(3.4℃)夏季白天(1.8℃)冬季白天(1.7℃)的趋势,热岛强度晚上大于白天,而冬季晚上大于夏季晚上,即城市局地热岛强度的昼夜变化大于季节变化。     

基于TM影像的兰州市热岛效应及预测分析

近些年来随着城市建设的高速发展,热岛效应越来越被人们所重视。采用2007年的TM遥感影像,分析了兰州市热岛效应热场强度的分布规律,并应用灰色模型对其未来发展趋势进行了预测。研究发现：兰州市热岛效应明显且稳定存在,热岛中心主要分布在城关区、七里河区人口密度大以及西固区工业聚集的地方;植被和水体有减弱热岛效应的作用。灰色关联度分析表明：人为因素对兰州城市热岛强度效应的影响相对突出;其次,在气象因子中,风速对城市热岛效应的形成和加重也起到重要的作用。灰色预测结果表明：兰州市热岛强度将会持续波动上升,2012年将达到3.826℃。     

城市露水与城市下垫面相互关系研究

城市露水与城市下垫面的关系目前尚不清楚。在广州市典型商业区、工业区和居住区等功能区内选择草地、矮灌和混凝土这3种常见的下垫面类型作为露水收集点,露水收集方法为布片法。结果显示,不同性质的下垫面对露水发生频率有一定的影响,但差异不大,尤其是冬春两季。就同一下垫面而言,秋冬季露水发生频率较大,尤其是秋季,露水发生频率达到60%以上。夏秋两季各下垫面的露水发生频率呈现草地矮灌混凝土的规律。在春、夏、秋三季,草坪上的平均露水凝结量较大,其次是矮灌,最小是混凝土。冬季露水量则呈现草地矮灌混凝土的规律。各季节3种下垫面间的平均露水量差异均不显著。就同一下垫面上各季节凝结的露水量而言,草地和矮灌规律一致,即春季与秋冬季的露水差异达到显著水平。混凝土上凝结的露水量则表现为春季与秋冬季差异显著,夏秋季差异显著。无论是草地、矮灌还是混凝土下垫面,秋季在其上凝结的平均露水量最少,基本在0.01 mm以下。草地和矮灌上凝结的平均露水量呈现夏季冬季春季秋季的规律。3种下垫面各季节凝结的最大露水量未体现明显的规律性,各季节凝结的最大露水量平均值在0.056~0.065 mm之间。结果表明,广州高速城市化带来的城市景观破坏化,产生大量镶嵌的城市下垫面,对城市露水的形成产生了明显影响,研究结果可为城市生态环境研究与管理提供参考。     

广州不同地表下垫面对暴雨径流PAHs含量的影响特征

城市频发暴雨过程中,地表径流携带大量有机污染物进入水体,对水环境质量影响极其显著。以广州市帽峰山的水文试验场为基础,对比观测了林区3种下垫面类型(草地、水泥、沥青)的暴雨径流,及2种森林生态系统暴雨水文过程中有机污染物多环芳烃(PAHs)的含量特征,解析不同地表下垫面及森林生态系统对暴雨产流PAHs含量的影响。结果表明,(1)市区及林区10次暴雨∑16PAHs的平均质量浓度分别为126.1、112.7ng·L~(-1),市区暴雨中PAHs较林区高13.4ng·L~(-1)。(2)不同地表垫面径流中PAHs的污染负荷为沥青地表水泥地表草地地表,与林区暴雨中∑16PAHs相比,草地及水泥地表垫面分别表征出32%、13%的滤除效应,沥青地表垫面表征出111%的增加效应。(3)相对林区暴雨,阔叶林、杉阔混交林两种森林生态系统总径流∑16PAHs质量浓度分别下降了45.43、69.64ng·L~(-1),滤除效应分别达到40%、58%。阔叶林林冠层吸附了暴雨中14%的∑16PAHs,其地表层向径流中贡献了17%的∑16PAHs;杉阔混交林地表径流∑16PAHs浓度较暴雨低32%。本研究反映出广州市植被下垫面可有效滤除暴雨有机污染物,结果可为珠三角以及其他城市的生态环境保护提供依据。     

湿热地区雨水花园夏季微气候影响效应——基于成都市圣灯公园的实证研究

作为我国理水治国和城市生态转型的重大举措,海绵城市成为解决水资源和热岛等相关问题的重要契机。雨水花园是海绵城市技术措施中非常重要和普遍的一种类型,下垫面、植物设计、地形差异、水体等几个方面与普通绿地存在差异。通过结合实测和模型模拟等方法深入分析雨水花园中下垫面和植物设计在微气候影响方面的差异。既有研究发现,雨水花园下垫面特有的覆盖层、填料层、砾石层以及不同厚度填料层具有不同的蓄水蓄热能力、雨水下渗速率及土壤水分的蒸发强度,从而影响土壤湿度,形成微气候差异,雨水花园下垫面相较普通绿地降温降湿更显著,对相对湿度的影响大,形成的不舒适指数更低。模拟结果显示雨水花园下垫面更厚,降温的效果更明显。在植被方面,当雨水花园与普通绿地植被类型相同时,雨水花园降温的效果优于普通绿地。雨水花园与普通绿地微气候差异与植被乔灌草的搭配类型相关,当植被类型为乔灌草时,雨水花园与普通绿地的温度和相对湿度差值最大,植被类型为草本时,雨水花园与普通绿地的温度、相对湿度差值最小。相应研究可为多功能雨水花园提供理论支撑,并提升海绵设施的科学性,促进海绵城市建设目标和内涵的充分实现。     

城市河流在城市生态建设中的意义和应用方法

城市河流是城市生态系统的重要组分之一。本文分析了城市河流在城市生态建设中的水源地,减弱城市热岛效应和洪涝灾害,绿地建设基地,景观多样性的组成,物种多样性保护,组成捷交通,亲近自然场所,自然教育标本等方面的多种意义,指出保持河流的自然地貌特征,维持自然水文过程,控制城市河流水污染,综合规划城市河流与城市建设的关系是发挥城市河流在城市生态系统中作用的基本方法。     

Urban expansion of oasis cities between 1990 and 2007 in Xinjiang,China

An oasis is not only the most concentrated area of human activity in an arid area but also the largest area where artificial disturbances occur at a regional scale. The study of oasis urban expansion and related factors is important to understand the development of cities in arid areas, guide the evolution of rational urban expansion and promote sustainable development of oasis cities. Although there have been several studies on urban expansion in Xinjiang over past decades, a lack of quantitative data and methods impedes further research. In this paper, urban expansion of the studied area in 1990, 2000 and 2007 is evaluated using 39 Landsat satellite images, a geographical information system (GIS) and remote sensing (RS). We also analyse the related factors of urban expansion using quantitative and qualitative methods. We found that economic development and the area of the urban administrative region greatly effect urban expansion. Too rapid growth and outward urbanized expansion paradigms should not be applied blindly in arid areas from the point of view of sustainability. Historic–geographic features of oases and urban planning influence oasis urban morphology. Compact urban morphology is relatively better for protecting precious water and arable resources, and reducing ecology damage to the surrounding oasis. The relationship between urban expansion and population growth was not coordinate before 2000, and effectively only improved after that date. City growth should be moderated, with lower elastic coefficients, slower expansion and higher elasticity coefficients. Oasis cities in Xinjiang are expanding under the combined effects of urbanization, economic development, transportation, environment, resources, policy and planning.     

Concentrations of Potentially Toxic Metals in Urban Soils of Seville: Relationship with Different Land Uses

Fifty-two samples of surface soils were taken in the urban area of Seville, to assess the possible influence of different land uses on their metal contents and their relationship with several soil properties. The samples corresponded to five categories or land uses: agricultural, parks, ornamental gardens, riverbanks, and roadsides. Sequential extraction of metal according to the procedure proposed by the former Community Bureau of Reference (BCR) was carried out, and pseudo-total (aqua regia soluble) metal contents were determined. Lower organic C, total N and available P and K contents were found in riverbank samples, probably due to the lack of manuring of those sites, left in a natural status. In contrast, significantly higher electrical conductivity was found in those sites, due to the tidal influence of the nearby Atlantic Ocean. Other land uses did not show significant differences in the general properties. Concentrations of Cu, Pb and Zn, both aqua-regia soluble and sequentially extracted, were clearly higher in soils from ornamental gardens, whereas the concentrations in the riverbank samples were slightly lower than the other categories. In contrast, other metals (Cd, Cr, Fe, Mn, Ni) were uniformly distributed throughout all land uses. A strong statistical association is found among the concentrations of Cu, Pb, Zn and organic C, suggesting that the larger contents of these metals in ornamental gardens are partly due to organic amendments added to those sites more frequently than to other kinds of sites. Considering the conclusions of previous studies, heavy traffic can also contribute to those `urban’ metals in urban soils. Periodic monitoring of the concentrations of urban metals in busy city centres and of the quality of amendments added to soils of recreational areas are recommended.     

攀枝花市土壤微量元素分布

以攀技花市为例，初步研究了该市土壤中微量元素分布的地球化学特征及城市环境污染特征。因子分析结果表明，各层土壤中的元素可分为两类：一类是引起城市土壤污染的重金属元素，另一类则是以稀土元素为代表的微量元素。城市土壤微量元素污染的分布特征表明，该市土壤微量元素的污染与该市的采矿冶炼等工业活动有直接联系。     

北京城市温室气体排放清单基础研究

回顾中国城市,主要是北京温室气体排放研究和排放状况,结合目前国际上主要采用的城市清单方法,梳理北京温室气体排放清单,并利用收集的北京市基本资料进行相关分析,作为北京和洛杉矶温室气体清单比较研究的基础.通过分析可以看出,中国城市温室气体清单的编制需要大量精确的数据作为支撑,但目前由于在统计口径上与国际上通用的排放清单有差...     

对重庆城镇网络建设的探讨

在分析重庆直辖市城镇化现状的基础上,针对重庆城镇网络中存在的问题,依据重庆发展城镇网络的优势,提出了建立新的城镇网络扔基本思路和构想,相关的对策与建议。     

中国城市温室气体排放清单编制和方法概述

介绍中国国家层面的温室气体排放清单编制现状,概述了中国城市层面温室气体排放清单研究进展,总结国际通用的城市清单方法(Urban Inventory Methods),包括以排放为中心的IPCC和WRI/WBCSD温室气体排放模型、以需求为中心的混合生命周期方法和中国现状城市温室气体排放清单编制方法,阐述在目前的城市温室...     

城市轨道交通在生态城市建设中的作用

以生态城市基本理论为依据,探讨了生态城市交通系统所应具备的特征。通过分析我国大城市交通面临的主要问题,以及发展城市轨道交通在提高城市交通系统资源、能源利用效率和降低城市交通污染以及引导城市结构优化等方面的巨大优势,阐明发展以城市轨道交通为骨干的交通系统将是促进我国现阶段生态城市建设重要的前瞻性举措。     

城市热岛效应研究进展

作为现代城市气候主要特征之一的城市热岛效应有日渐严重的趋势。文章综述了城市热岛的生态环境效应、热岛的主要形成机制、时空分布特征等研究状况和发展趋势；基于当前城市热岛研究的现状，提出了未来城市热岛效应研究的方向及缓解城市热岛效应的有关对策。     

典型河谷城市儿童土壤与灰尘铅暴露风险

为定量评价河谷型城市土壤与灰尘铅对城市儿童健康的影响与风险,结合野外调查的基础上,以陕西渭河谷地典型工业城市宝鸡、西安、渭南和铜川为研究区域,以定量分析河谷型城市儿童环境铅暴露为核心,收集4个城市土壤与灰尘分析样品总计243个。利用X射线荧光光谱法测定了4个城市土壤与灰尘铅的含量;采用BCR连续形态分级法探究了城市土壤与灰尘重金属铅地球化学形态分布与迁移特征;根据US EPA污染物暴露与健康风险评价模型对城市儿童铅暴露进行了评价。研究结果表明渭河谷地典型城市宝鸡、铜川、西安和渭南城市土壤与灰尘铅浓度(X±SD)分别为(409.2±52.54)和(624.70±66.15)mg·kg-1、(357.47±41.37)和(592.60±36.78)mg·kg-1、(61.4±13.31)和(78.42±14.89)mg·kg-1、(46.71±12.11)和(64.7±13.76)mg·kg-1,均高出陕西省土壤铅背景值;污染水平依次为宝鸡铜川西安渭南。4个河谷型城市土壤与灰尘重金属铅发生整体迁移的趋势为:宝鸡城市灰尘(90.71%)西安城市灰尘(84.74%)≥宝鸡城市土壤(83.12%)渭南城市灰尘(74.89%)≥西安城市土壤(74.50%)铜川城市灰尘(72.49%)铜川城市土壤(57.50%)渭南城市土壤(53.79%)。可见,铅在均在城市灰尘中的迁移趋势远大于相应的城市土壤。4个城市土壤与灰尘均表现出较大的儿童暴露致癌风险,宝鸡和铜川城市儿童土壤与灰尘铅暴露也分别存在非致癌风险,风险程度依次为宝鸡铜川西安渭南。儿童铅暴露致癌与非致癌风险程度与其城市土壤和灰尘中铅可氧化态分布呈相似的规律,表明碱性的城市土壤与城市灰尘(p H7)中可氧化态铅可能是导致河谷型城市儿童铅暴露风险和儿童血铅污染的主要形态和因素。由此,城市燃煤排放与含铅制品的加工等活动可能是渭河谷地河谷型城市儿童血铅与铅暴露最主要的贡献源,必须采取长期有效的监测与控制措施。