基于城市绿地滞尘模型的上海市绿色空间滞留PM2.5功能评估

绿色空间对大气颗粒物有一定吸收滞留作用,是改善空气环境质量与维护城市生态安全的重要区域。该文基于高分2号卫星影像识别2017年上海市绿色空间,并利用城市绿地滞尘模型,结合上海市降水、风速等气象数据与空气质量监测数据,评估了绿色空间滞留PM2.5功能及其差异。结果表明:2017年上海市绿色空间面积3354 km2,可滞留PM2.53533 t,约合单位面积滞留PM2.510.5 kg hm-2 a-1。从绿色空间类型来看,林地滞留PM2.5能力最强,可达20.2 kg hm-2 a-1,远高于草地9.1 kg hm-2 a-1和农田8.7 kg hm-2 a-1的滞留能力。从季节差异来看,绿色空间夏季滞留PM2.5能力最高,然后依次为秋季、春季和冬季。从植被分布格局来看,林草地和农田吸滞PM2.5的能力随植被盖度的增加而提高。在区域差异上,崇明区绿色空间滞留PM2.5能力最高,其余地区呈现出中心城区低、周边高的趋势。为此建议上海市重点优化中心城区的绿色空间格局,增植立体绿化与高滞尘能力树种。

上海城市绿地夏季降温效应及其影响因素

城市绿地在夏季高温时具有明显降温作用,但在不同地区降温效果及其影响因子存在一定差异。以上海市为例,基于高分影像和实地观测,调查分析了18个典型样地夏季降温效应及其关键影响因子。结果发现:上海城市绿地夏季日均降温1.17—5.60℃,其中67%观测样地降温幅度低于平均值(2.51℃);绿地降温幅度与对照点的环境温度显著正相关,当外界环境温度低于26℃时,城市绿地降温效应不明显;此外,城市绿地覆被格局对其降温效应有明显影响,当绿地乔木密度增加5%、叶面积指数增大1或者水面比例增加20%时,可使夏季绿地降温率分别提高1.73%、1.66%和1.18%。因此,在全球气候变暖背景下,优化提升上海城市绿地覆被格局可有效提升夏季绿地降温效应。

基于高分影像的上海城市硬化地表空间格局分析

硬化地表是定量描述城市地表物理特征以及生态环境质量的重要指标。基于2017年高分2号卫星影像,反演提取了上海城市硬化地表信息,对比分析了不同地域硬化地表分布格局及人居环境风险。结果表明,2017年上海城市硬化地表面积达2100 km^(2),硬化地表覆盖率为45%,中心城区高达84%,且连片分布特征明显。从行政区来看,静安区硬化地表比例最高(94%),且集中连片分布特征明显,金山区最低(30%),约2/3的行政区硬化地表覆盖率高于平均值(66%)。城市硬化地表空间分布由内向外递减,内环线以里的硬化地表比例高达91%且集中连片,郊区线以外硬化地表覆盖率低于29%,但破碎化和分离度指数较高。此外,城市硬化地表集中于北部,南部以破碎化硬化地表格局为主,南北方向的地表硬化率差距高达33%,但东西方向差异不大。整体来看,上海城市硬化地表空间格局差异化分布明显,约1200万人口面临着中度以上的人居环境风险,因此应高度重视硬化地表集中区的生态环境效应并适当增加绿色基础设施。

上海市绿地植被的吸热降温效益评估

城市绿地夏季高温时具有明显降温作用。但现有研究侧重降温效应观测及其影响因子解析,而对绿地降温效益与人居环境需求的空间一致性鲜有研究。以上海市为例,基于高分卫星影像与样地观测数据,采用植被蒸腾吸热经验模型评估了城市绿地夏季降温效益,并利用GIS空间分析技术量化了绿地降温效益与空气温度及人口分布的空间耦合程度。结果表明:2017年上海城市绿地面积为10.45万hm^(2),夏季(6-9月)绿地植被吸热量可达8.49×10^(15)J,相当于节约夏季空调降温的经济价值为14.57亿元,其中46%和33%的绿地降温效益来自阔叶林与混交林;浦东新区、崇明区和奉贤区的绿地植被合计贡献了67%的降温效益,但虹口、黄浦、徐汇等中心城区绿地的单位面积降温效益较高。更需关注的是,绿地植被降温效益与人居环境需求表现出局部地区的空间不一致,其中28.62%的地区植被降温效益与空气温度处于低耦合状态,7.31%的地区植被降温效益与人口密度为低耦合水平,且均集中分布在中心城区。因此,重点提升中心城区绿地植被降温功能,并规划建设周边绿地降温效益的空间辐射通道,是上海城市生态空间优化的重要方向。