2001—2020年粤港澳大湾区植被和地表温度时空变化研究

研究快速城市化背景下的城市群植被和地表温度的时空变化特征对研究城市群的生态环境变化、促进城市群可持续发展等方面具有重要意义。利用2001—2020年MODIS提供的MOD11A2地表温度产品和MOD13A2增强植被指数(EVI)产品,系统分析近20年粤港澳大湾区城市群快速城市化过程中11个城市的植被和地表温度在不同时间尺度上的时空变化趋势。结果表明,2001—2020年粤港澳大湾区整体EVI呈显著增加趋势,冬季EVI显示了与全年EVI一致的增长速率,均为0.004 a^(−1)(P<0.01);夏季EVI增长趋势最明显,其增长速率达到了0.005 a^(−1)(P<0.01)。所有城市年、夏季和冬季的EVI也呈现显著的增长趋势,最小的EVI增长速率为0.001 a^(−1);香港和珠海的冬季EVI增长速率大于夏季EVI增长速率。2001—2020年粤港澳大湾区夏季白天平均地表温度最高,超过30℃;7个城市的夏季白天平均地表温度均超过30℃。夏季大湾区所有城市的白天与夜间地表温度的差比均大于20%,且各城市冬季白天与夜间的温度差异更大,地表温度差比均大于40%。大湾区及各城市全年、夏季以及2001—2010年冬季白天和夜间地表温度整体上无显著增温趋势(P<0.05)。2011—2020年11个城市冬季白天和夜间地表温度均呈现出极显著的升高趋势;升温最大的是广州夜间地表温度,幅度达到了0.376℃·a^(−1);最低的是香港白天地表温度,为0.205℃·a^(−1)。相关性分析表明,所有城市20年平均白天和夜间地表温度与EVI在全年、夏季和冬季呈显著负相关;EVI与夜间地表温度的相关性高于EVI与白天地表温度的相关性。研究结果可为城市群生态保护与建设提供参考。

广州典型城市林地对大气颗粒物的削减效应及影响因素

大气颗粒物是城市大气污染的重要来源,威胁着城市居民健康。城市林地在削减大气颗粒物方面扮演着重要角色。但是,不同林分类型对大气颗粒物的削减作用有何差异及其影响因素,有待进一步研究。以广州市白云山风景名胜区和华南国家植物园典型城市林地为例,选取火力楠-灰木莲林(Michelia macclurel-Manglietia glauca)、白千层林(Melaleuca leucadendron L.)、湿地松-山油柑-柯林[Pinus elliottii-Acronychia pedunculata(L.)Miq.-Lithocarpus glaber(Thunb.)Nakai]、尾叶桉林(Eucalyptus urophylla S T Blake)、木荷-锥林(Schima superba Gardn.et Champ.-Castanopsis chinensis(Sprengel)Hance)等5种林分类型,分别对林内外大气颗粒物(TSP、PM_(10)、PM_(2.5)、PM_(1.0))进行人工对比观测,探讨不同林分类型对大气颗粒物的削减效应,并结合气象因素和林地植被特征,分析削减效应的影响因素。结果表明:(1)总体上,除了(火力楠-灰木莲)林对4种大气颗粒物的削减效率均为负值,其他林分类型对细颗粒物和超细颗粒物(PM_(2.5)和PM_(1.0))具有正削减效应,对总颗粒物和粗颗粒物(TSP和PM_(10))具有负削减效应;针阔混交林对大气颗粒物的削减效率显著高于其他阔叶林;(2)不同林分的削减效率,在日尺度上多呈“W”或“V”型,峰值与谷值出现的时间与上班通勤高峰与低谷期重合;(3)城市林地对大气颗粒物的削减效应与气象因素(尤其温度和风速)以及植被特征(如冠幅和叶面积指数)呈显著正/负相关。该研究中细颗粒物(PM_(2.5)和PM_(1.0))对林外大气含尘量较敏感,与林外大气颗粒物质量浓度呈显著负相关,这可能与细颗粒物更容易达到峰值(或饱和)有关。在高质量林地建设中,可适当增加针叶树种的种植,优先选择叶面积指数较大的物种,增大林地削减大气颗粒物的能力,改善大气环境。

基于Sentinel-2A和Landsat8的城市不透水面的提取

城市不透水面相关研究对城市的发展至关重要。为了提取城市不透水面盖度,通常采用线性光谱混合分析方法,在亚像元尺度上计算混合像元内的不透水面面积比例。由于端元光谱曲线存在误差,导致不透水面盖度提取精度较低,因而提出端元优化方案,通过Sentinel-2A影像选择比较纯净的端元,利用其光谱信息优化从Landsat8影像中选择的端元的光谱曲线,提高纯净像元光谱曲线精度。此外,结合解混结果优化方案,利用归一化植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)和干旱裸土指数(dry bare-soil index,DBSI),对解混结果进行优化。采用WorldView-2遥感影像进行样本验证,结果显示,该方法所提取不透水面盖度的精度比传统方法提高了20%,为端元选取和不透水面提取提供可靠的理论支持。