1981—2020年北京城市热岛效应时空特征及其影响因素分析

在气候变暖和快速城市化背景下,北京一直面临着城市热岛效应带来的环境问题。基于北京市1981—2020年逐日气温观测资料,采用线性回归、克里金插值和相关性分析等方法,研究了北京市城郊气温变化趋势以及北京市城市热岛强度(Urban Heat Island, UHI)的时空变化特征,并评估了气象因素、人口密度和土地利用/覆盖类型对城市热岛效应的影响。结果表明:近40 a来北京市城郊区的平均气温均呈上升的变化趋势,且城区气温增幅大于郊区,表明北京市UHI上升趋势显著。就季节而言,北京市冬季UHI最强(1.22℃),秋季次之,春、夏最弱,其中秋季UHI增幅最大。同时,北京市城市热岛效应范围也在逐渐扩大,其中城六区为高值区,热岛区由西北向东南方向延伸至城市副中心通州区,朝阳区和通州区增温趋势明显。2000年以来,北京市冬季UHI出现了显著的增加趋势,高值区UHI增加至1.6℃。此外,主成分分析表明人口、建设用地和气压对城市热岛效应的形成起促进作用,而风速和耕地是缓解城市热岛效应的重要影响因素。

南昌市城市热岛效应时空变化特征及模拟预测研究

本文以南昌市为研究对象,利用Landsat系列遥感数据,结合大气校正法反演地表温度、构建气温预测GM模型等方法,获取南昌市城市热岛效应时空变化特征,并模拟预测未来的温度变化。结果表明:(1)2005-2021年,南昌市的最高地表温度值上升了25.36℃,最低温度值上升了11.59℃,高温地区呈高度中心聚集化分布。(2)南昌市热岛效应主要集中在人口聚集与高速发展的中心城区,且地表温度呈现以城市建成区为中心向周边扩散降低的趋势。(3)2021年后南昌市的年均温将持续攀升,城市热岛效应问题将愈发严峻。(4)通过分析下垫面类型与地表温度空间分布化之间的关系,得出水域和植被与城市地表温度呈负相关关系,可以在一定程度上改善热岛效应。本研究提出的南昌市城市热岛效应时空变化基础数据与理论依据,为减缓城市热岛效应提供了可行的方法。

缓解城市热岛效应::基于美国“绿色屋顶”政策的域外借鉴与启示

“城市热岛效应”是世界各国城市发展过程中面临的最大气候问题之一。通过建立“绿色屋顶”可降低局部气温、节约能源成本和减少城市雨水径流量,对于缓解城市热岛效应有着诸多好处。笔者通过分析美国4个典型城市开展绿色屋顶项目所采取的激励或强制措施发现:一方面,各项措施对绿色屋顶项目的开展起到了强有力的推动作用;另一方面,在政策落实过程中也出现了对当地生态评估不足,以及片面强调“分配正义”却忽略“环境正义”等问题。希望这一研究结果能够对我国城市绿色建筑的发展提供积极的借鉴意义。

基于地理信息技术的城市热岛效应分析——以南昌市为例

在全球气候变暖和城市化的背景下,南昌市面临着城市热岛效应的环境问题。基于地理信息技术,利用南昌市2014、2018、20233年的Landsat 8遥感影像,采用单窗算法,借助大气透射率、地表比辐射率、大气平均温度等主要参数,研究了南昌市不同时段的地表温度以及南昌市城市热岛的时空变化特征。结果表明,近10年南昌市城市热岛效应逐年增强,强热岛区和次强热岛区的面积不断增加,这2个区域主要集中分布在赣江两岸的中心城区,该区域人口众多、建筑物密集,城市热岛效应显著。而过渡区、温度较低区、温度最低区这3个区域分布比较稳定,温度最低区、温度较低区主要位于水面、林地、耕地、草地等区域。在植被覆盖率高的地区、有大型水体的地区温度往往很低,并且影响着周边地区的温度,对城市热岛具有一定的降温作用。研究结果可为城市发展规划和城市热岛效应缓解策略提供依据。

石家庄城市热岛效应:从冠层、表层到土壤深层

利用石家庄城市气象站和附近2个乡村站2009~2012年的逐日地面气温、0~320 cm土壤温度资料,对比分析了石家庄站从冠层、表层到土壤深层的城市热岛(Urban Heat Island,UHI)效应及其差异,结果表明:1)2009~2012年年平均气温UHI强度为0.9℃,0~320 cm土壤温度UHI强度在-0.5~0.2℃之间,气温UHI强度明显强于土壤温度UHI。表层(0 cm)和浅层(5~40 cm)土壤温度基本表现为“热岛效应”,但深层(80~320 cm)土壤温度表现为“冷岛效应”,40~80 cm是二者的转换层位;深层土壤温度可能受局地气候影响呈现出局地性特点。2)春季、夏季、秋季、冬季气温UHI强度分别为1.1℃、0.6℃、0.7℃和1.3℃,夏季最弱,冬季最强。春季和夏季表层和40 cm以上土壤温度表现为热岛,80 cm以下表现为冷岛;秋季不同深度土壤温度均表现为冷岛,320 cm深度冷岛强度最强;冬季表层和80 cm以上土壤温度主要表现为热岛,320 cm深度表现为冷岛;土壤表层热岛强度季节性变化,与气温的基本一致,其物理机制相似。3)各月气温UHI强度在0.5~1.6℃之间,1月最强,7月和10月最弱。表层和40 cm以上土壤温度一般在1~7月和12月表现为热岛,UHI强度多为6月最强,8~11月表现为冷岛;80 cm以下土壤温度多数月份表现为冷岛。4)年和四季平均气温UHI强度具有明显的日变化特征,年和四季表层土壤温度UHI强度也有较为明显的日变化特征,但随土壤深度加大,土壤温度UHI强度的日变化逐渐减弱,并最终转化为冷岛效应。

应对城市热岛效应的公园系统布局及优化研究——以高密度城市中国澳门为例

全球气候变化背景下,高密度城市受城市热岛效应的不良环境影响日益突出,对可持续发展构成挑战。城市绿地作为重要的生态基础设施,通过降低地表温度显著减缓城市热岛效应,通过优化城市公园系统缓解城市热岛效应及制订相关决策方案具有重要的现实意义。本研究以我国典型高密度城市——中国澳门特别行政区为例,借助Landsat-8 OLI/TIRSEN遥感影像数据进行地表温度反演,通过可视化方法揭示热岛效应的空间格局特征,借助GIS对城市公园绿地进行量化分析和空间分析,评价现有公园系统减缓热岛效应的绩效。基于这些结果进一步探讨了城市公园系统布局与优化方案,确定公共绿地规划的合理位置,尽可能减缓城市热岛效应。

基于Landsat 8 TIRS地表温度数据反演的深圳城市热岛效应时空分布及土地利用的影响

基于2014~2021年Landsat 8 TIRS卫星遥感影像数据,分别采用劈窗算法(SWA)和大气校正法(ARC)反演了深圳市地表辐射温度,并利用地面站点监测数据对反演结果进行了验证,探讨了该期间深圳城市热岛效应的时空分布特征及其影响因素。研究结果表明,这两种算法反演的地表温度(TSWA、TARC)与地面站点监测气温(TM)都存在显著线性相关(TSWA=1.01×T_(M)+2.65,TARC=0.85×T_(M)+5.51,p<0.01),但劈窗算法更接近地面站点监测数据。在2014~2021年间深圳城市热岛面积(HI>0.01)未观察到显著增加的趋势(p=0.94)。深圳市城市热岛分布与城市发展格局关系密切,城市规划用地类型对城市热岛效应有显著影响。生态水域和生态绿地缓解了城市热岛效应,而交通道路和工业仓储等城市用地强化了城市热岛的形成,并且城市路网的分布和密度对城市热岛的形成有强显著性影响(p=0.003)。

基于Landsat数据的城市热岛效应与LUCC关系研究

以Landsat-5和Landsat-8遥感影像数据为基础,通过地表温度反演和支持向量机分类法分别获得研究区城市热岛的空间分布和土地利用/覆盖变化数据,再利用ArcGIS对上述结果进行叠加分析。结果表明:城市热岛范围与强度随着时间变化呈上升趋势;土地利用/覆盖的变化在空间位置上会影响城市热岛效应;其中城市中建设用地与裸土地是导致热岛效应加剧的主要原因,而水系与植被对城市热岛效应有明显的抑制作用。

昆山城市热岛效应特征及其关键影响因子研究

昆山地处长三角超大城市群中,在热岛效应上受到了上海、苏州等大、中城市的显著影响。利用2014—2017年昆山气象站网逐小时观测资料分析昆山城市热岛强度时空分布特征的基础上,结合归一化建筑指数(Normalized Difference Built-up Index,NDBI),揭示了城市功能分区和城市扩张对该市热岛强度的影响,并通过一套用于城市气候研究的系统的场地分类方法—局地气候分区体系(Local Climate Zones,LCZ),探讨了不同城市用地的热岛强度特征。研究发现:昆山市热岛强度总体呈现夜间强、白天弱的特征。季节变化上表现为秋季最强,冬季次之,春季和夏季较弱;昆山市城市热岛强度处于逐年增长的过程,各镇中平均年际热岛强度增长率最高可达0.19℃·a^(-1)。高热岛强度范围由东南向西北延伸,湖陆风效应对昼夜热岛强度的分布及其变化有一定的影响,由于水体的作用,昆山市NDBI与夜间热岛强度的相关性较差,而与白天的热岛强度呈高度正相关。各镇不同的功能分区对热岛效应有显著影响,且当各镇的平均NDBI每增加0.1时,白天平均热岛强度会增加0.16℃;不同LCZ类型的热岛强度具有显著的差异,且地块城市化程度越高,热岛效应越强。密集低层建筑区(LCZ 3)和工业厂房(LCZ 10)的热岛强度与人类活动密切相关;开阔低层建筑区(LCZ 6)与茂密树木区(LCZ A)热岛强度表现出相似的变化特征;森林绿地(LCZ A、LCZ B)对热岛效应有缓解作用;水体(LCZ G)在白天有一定的降温效果,在夜间则会加剧热岛效应。

开封市城区公园对城市热岛效应的缓解效果研究

城市热岛效应是影响城市生态系统的重要因素,也是影响城市生态文明建设的重要因素。公园作为城市内生态系统的重要组成部分,具有较高的生态服务功能,其布局和质量反映了一个城市的生活质量,同时也对促进城市可持续发展、保障城市安全起着无可替代的作用。利用遥感影像反演技术获取地表温度,通过对比不同时期、不同地表地物构成所导致的地表温度分布情况,探讨了城区公园对开封市城区热岛效应的缓解效果。

浅谈城市树木对缓解城市热岛效应的作用

全球城市化的加快以及城市热岛效应的存在,不仅严重影响了人们的正常生活及地球上其他生物的生存,还加速了全球气候变暖,因此采取不同的措施来缓解城市热岛效应带来的不良影响,对城市可持续发展具有重要的意义。本文通过查阅文献资料,从树木的遮挡作用、蒸腾作用及对风速的影响等方面探讨了城市树木对缓解城市热岛效应的作用。

利用Landsat数据研究城市热岛效应的时空分布规律

利用收集到的2006—2020年西宁市的相关气象和遥感数据,研究西宁市地表温度、地表亮温的时空变化特征,城市热岛强度的空间分布特征呈现从城市中心向四周递减,主要是因为城区大规模人工不透水用地白天吸收大量的太阳辐射,太阳辐射直接转化为热量,因此地面温度较高,加强了热岛强度。此外,烟粉尘排放量也是城市热岛效应的重要影响因子,主要来源于道路扬尘、建筑施工扬尘、汽车尾气等,加之西宁市长年干燥,这些烟粉尘不易被带走,由于温室效应而加剧了城市热岛效应。

城市水体分布对城市热岛效应的影响分析

城市热岛效应是城市化过程所产生的城市生态环境问题之一,对城市气候以及人居适宜性具有较大影响。城市水体对城市地表具有一定的降温作用,因此研究城市水体对城市热岛效应的缓解作用及程度对解决城市热岛效应问题具有一定的意义。本文以江苏省南京市为研究区域,使用2013年、2016年、2018年4月份的landsat-8 OLI/TIRS数据,基于大气校正法对南京市进行热红外地表温度反演,分析南京市热岛的时间变化特征;使用归一化差分水体指数提取研究区域的水体信息,分析南京市水体分布特征;利用ArcGIS的缓冲区分析和剖面分析技术,定量分析河流、湖泊等不同城市水体对城市热岛的影响范围和影响幅度。

基于Landsat数据的北京市六环城市热岛效应季节性时空变化研究

基于Landsat8卫星遥感数据采用辐射传输方程算法对北京市六环范围内春夏秋冬4个季节的地表温度进行反演,利用热岛分级和热岛强度指数分析季节性时空和强度变化。结果表明:各季节中温区均无明显分布规律,分布于整个六环范围内,热岛区和冷岛区也均以零散形式分布于强热岛区和强冷岛区的边缘,夏秋两季强热岛和强冷岛的空间分布相近,春季强热岛位于南部,强冷岛位于中部和北部,冬季强热岛区位于西部和南部边缘,强冷岛区位于中部和东北部。各季节中温区占比最多,其次春夏季以热岛区为主,秋冬季以冷岛区为主。热岛强度指数变化以春夏秋冬季节呈现先增后减的趋势。

城市化进程对城市热岛效应因子的对比分析

采用1990～2004年乌鲁木齐市和其郊区的温度差值作为衡量其城市热岛效应的标准，以乌鲁木齐市城市化七项指标作为城市热岛效应的形成因子。通过多元回归模型分析了各热岛效应因子对城市热岛的影响。文章主要结论包括乌鲁木齐市各热岛效应因子对城市热岛的影响是不同的，居民生活条件的改善和公共基础设施的改善减轻了热岛效应的影响，热岛效应也符合环境库兹涅茨曲线规律。

基于遥感的北京市城市化发展与城市热岛效应变化关系研究

下垫面改变、大量人为热排放及城市区域本身的温室气体排放是导致城市热岛产生的主要原因,城市规模则决定了城市区域热岛效应的影响规模与强度,进而影响区域空气中污染物的扩散.利用1978年以来不同时段的遥感影像对北京城市用地、绿地、归一化植被指数、城市热岛区面积进行了监测,分析了北京市20余年来城市规模的变化及空间布局特征、城市绿地变化、城市热岛效应及其相关关系,旨在为城市合理布局,改善环境状况提供基本信息.结果表明,北京市20余年来城市热岛区面积增长明显,2000年以来四环内由于绿地面积增长、城市结构日趋合理,城市热岛有减缓的趋势.

CBERS-02 IRMSS热红外数据地表温度反演及其在城市热岛效应定量化分析中的应用

针对CBERS-02 IRMSS的热红外通道特性,对Jim enez-Munoz和Sobrino提出的普适性单通道地表温度反演算法进行改进,并利用该传感器热红外遥感数据反演北京地区和苏锡常地区的地表温度;利用2004年8月17日在青海湖的野外实测数据对该算法的地表温度反演结果进行的验证表明,改进的单通道反演算法应用于CBERS-02 IRMSS传感器热红外数据的地表温度反演具有很高的反演精度。并在此基础上,运用城市热场变异指数对北京地区和苏锡常地区的城市热岛效应进行分析,运用中国研制的热红外卫星遥感数据给出了城市热岛效应的定量化描述。结果表明,CBERS-02 IRMSS热红外遥感数据完全可以满足定量化应用的要求,具有很大的应用潜力。

成都平原城市热岛效应的遥感分析

将AVHRR第4通道数据经过辐射校正,再计算得到等效辐射亮温。用城市与郊区的亮温之差代表热岛温度,并以摄氏温标表示。采用统计、平面等值线和三维立体等方法,统计分析了成都平原12个城市的热岛最大强度!Tmax;分析了成都市白天和夜间城市热岛的动态变化规律,从宏观上形象地展示了成都平原的城市热岛现象及其特点。研究证明:利用NOAA/热红外遥感数据进行城市热岛效应的快速监测和宏观动态分析是可行的。

基于AVHRR和DEM的重庆城市热岛效应分析

为研究复杂地形上城市热岛（UHI）的特点和变化规律，给城市生态环境分析提供依据，使用重庆市2006年14个时相的NOAA／AVHRR（美国国家海洋大气局／改进的甚高分辨率辐射计）卫星遥感数据和数字高程模型（DEM），得到研究区域的亮温场，并参照热力学概念和模型，根据当地高程，以海拔300m为基准高度将亮温场计算成位温场。结果表明：（1）计算后山脉、河谷处的温度场普遍改变；山脉植被对下垫面的降温作用明显；白天UHI范围较大，长江和嘉陵江河谷对UHI的切隔作用显著；夜间嘉陵江两侧的UHI趋为一体，范围缩小；（2）7月25～26日存在多个UHI中心，下午和凌晨最大强度分别为6．4℃和2．2℃，平均值分别为6．05℃和2．05℃，昼夜平均为4．05℃；（3）夏、秋季白天和夜间平均最大强度分别为5．23℃和3．29℃；（4）重庆UHI强度白天大于夜间，与成都的同类研究结果相同；但夏、秋季的平均最大强度为4．26℃，小于成都的6．50℃。

城市热岛效应与绿地分布的关系监测和评估

以遥感、土地利用、气象以及绿地统计资料为主要信息源 ,利用GIS空间分析技术 ,对 2 0 0 0年以来上海中心城区热岛效应与绿地分布状况进行动态监测和综合评估。得出初步结果和结论为 :(1)上海从 2 0世纪 80年代起热岛效应明显扩大和强化 ,而城市的发展更强化了热岛效应。 (2 )城市绿化可以缓解热岛效应。科学规划和大力发展城市绿化建设可以产生“绿岛效应”。从延中绿地的作用看 ,集中的、大范围的绿地建设缓解热岛效应的效果明显。 (3)上海由于加强了城市绿化规划和建设 ,已经使夏季城市热岛效应的增强趋势得到初步减缓。中心区的热岛效应强度有所降低 ,特高温区有了减少。 (4)上海城市的地表热力状况若要恢复到 2 0世纪 6 0～ 70年代的水平 ,不仅需要进一步加强城市绿化规划建设与管理 。