城市发展对地表热岛效应的影响及其相互关系研究--以合肥市和南昌市为例

随着城市化的加速,城市热岛效应问题逐渐突显。为研究城市空间扩张和社会经济发展对地表热岛效应的影响,基于2000―2020年共5期Landsat遥感影像,利用辐射传导方程法对合肥和南昌的地表温度进行反演,采用归一化方法将研究区的地表热岛效应分为4个等级,并对两市地表热岛效应的时空演变特征进行分析研究,进而运用地理探测器对热岛效应强度的影响因子进行综合性分析。结果表明:(1)在2000―2015年,合肥市的城市扩展系数由1.70降低到1.08,最后趋于1.25,2015―2020年降低到0.56;在2000―2020年,南昌市的城市扩展系数在1.34~1.60范围内上下波动;合肥市和南昌市分别在2011年和2018年完成了产业结构转型,朝着以第三产业拉动为导向的趋势演进;城市在空间的扩展与社会经济的发展和政府的决策支持密不可分;(2)合肥市和南昌市主城区持续扩展均呈现非线性的增长趋势;合肥地表热岛效应主要在东北和西南方向上扩展,而南昌主要呈现出东南-西北方向的扩展模式;合肥和南昌地表热岛效应面积分别由45.17km^(2)和40.80km^(2)增加到351.61km^(2)和274.07km^(2),且热岛发展力度和范围与城市快速发展的规模和方向较为一致;(3)合肥市和南昌市的各影响因子对热岛效应强度的解释力从大到小为:人口密度(0.891/0.844)、建成区面积(0.842/0.810)、人均GDP(0.788/0.773)、第二产业占比(0.679/0.711)、第三产业占比(0.582/0.636),其中人口密度的影响最大,产业结构中第二产业作用较高于第三产业;各因素相互作用均比单一因子对地表热岛效应强度的影响程度更大。研究结果能给合肥和南昌市及类似城市的规划提供参考和思路,合理布局建成区的绿色空间以及控制城市人口数量可以有效缓解城市地表热岛效应发展速度。

中国主要城市大气与地表热岛效应的对比研究

伴随着我国城市化的飞速发展,城市热岛效应日益严峻,对生态环境和人类健康的危害也逐渐加强。文中以我国84个主要城市为例,利用气象观测和遥感数据基于城乡气象站点温度差异,对比分析了2007—2017年我国大气与地表城市热岛效应的差异,并得出以下主要结论:2007—2017年白天和夜晚平均大气热岛强度分别为0.37℃和1.15℃,变化趋势分别为﹣0.10℃/(10 a)和﹣0.15℃/(10 a);平均地表热岛强度分别达1.08℃和1.32℃,变化趋势分别为﹣0.03℃/(10a)和0.13℃/(10a)。大气热岛效应与地表热岛效应在强度、空间分布、日变化、季节变化和年际变化趋势方面均存在明显差异。此外,发现现有的国家气象站点观测数据存在低估城市热岛效应的风险。本文结果证实了我国大气热岛效应的极大时空异质性及其与地表热岛效应时空格局的巨大差异,强调了从大尺度开展多方法集成研究,进而全面把握城市热岛效应演变规律的重要性。未来需加强对大气热岛效应的高密度观测与驱动机制的研究。

局地气候区改变对城市地表热岛强度的影响

统计了地中海气候范围内的米兰、贝鲁特与伊斯坦布尔2000年以及2020年城市发展变化。借助局地气候区系统,探索分析了城市地表热岛强度(Surface Urban Heart Island,SUHI)的时空变化分布。局地气候区框架直观地展示了城市空间形态的变迁,同时更有针对性地表征了地表热岛强度的区域变化特点,为地表热岛强度的缓解提供有效参考依据。结果表明米兰的城市扩张范围最小,产业升级造成的工业园区(LCZ8)更新是城市过去20年来的主要变动,LCZ 2与LCZ 3对LCZ 8的替代创造了更多的人工排热,使当地地表热岛强度平均提升了1.2℃。贝鲁特的扩张规模是3座城市中最大的,其建成类局地气候分类面积提高了约8%。伊斯坦布尔海岸沿线与近郊出现快速城市化的趋势,近郊的建筑密度不断提升,区域内平均提升了1.3℃。总体来看,在夏季地中海城市,与工业排热相比,人工排热也会使区域产生强烈的地表热岛效应。伊斯坦布尔的结果证明了千万人口城市中的局地气候区变化会产生更强烈的地表热岛强度。大都市的交通排热也是影响城市热环境的重要因素。3座城市展示了不同发展阶段下城市面临的热岛效应问题,研究城市变迁将为我国未来城市设计与规划提供新的参考与经验。

地表城市热岛效应的概念内涵与定量刻画

明晰城市热岛(UHI)效应相关概念内涵、厘清其定量刻画方法是有效开展UHI效应研究的重要基础。全球城市化进程使UHI效应越发普遍,相关研究数量迅速增长并出现了UHI效应的多样认知,尤其对具有空间异质性表征优势的地表城市热岛(SUHI)效应开发了多样的定量刻画方法,但目前尚缺乏对其定量刻画方法的系统梳理。因此,本文对城市热岛、城市热岛效应、地表温度和城市热环境等易混淆概念进行了辨析,总结了各类UHI典型空间位置和尺度范围。在SUHI效应定量刻画中,将SUHI范围识别方法归结为城乡温度阈值、温度等级阈值、高斯拟合参数、温度衰减突变四大类,指出当前SUHI范围识别研究侧重于对SUHI影响规模的认知。研究同时对各类范围识别方法所对应的SUHI强度表征指标进行了梳理,认为理解指标本质内涵是掌握指标间潜在差异的前提。未来研究应整合多维度数据以突破单一SUHI监测途径,发展大尺度SUHI定量刻画方法以拓展定量研究的广度,认知连通化SUHI空间形态以挖掘范围识别研究的深度。