基于DTR的城市热岛强度指数构建与应用——以福州市为例

城市热岛强度是城市热岛研究和应用中的一个重要度量指标,但其定量计算一直是一难点.由于中国城市发展基本现状与气象设施条件的制约,目前常用的基于气象站的城乡温差计算法,较难准确客观地计算中国城市的热岛强度.当前卫星热红外数据反演的地表温度已广泛应用于城市热岛的研究中,因此,本文根据温度日较差(DTR)变化趋势分析,通过地表温度遥感影像的剖面数据,构建了基于DTR的城市热岛强度指数(UHII_(DTR)),并将其应用于福州市1989~2013年间的城市热岛强度计算,以定量评价城市热岛强度变化情况.研究表明,新建立的UHII_(DTR)可以客观、准确地反映出福州的城市热岛变化.福州市在1989~2013年间UHII_(DTR)逐渐下降,从1989年的5.22℃下降至2013年的3.01℃,城市热岛效应不断加剧.从UHII_(DTR)的年际变化趋势来看,福州未来的热岛现象仍将进一步加剧.     

WRF-ARW模式在北京城市热岛模拟研究中的应用

为了分析城市化对北京城市热岛效应的影响程度,利用NCEP 1℃×1℃逐日再分析资料、Landsat遥感产品数据以及中尺度WRF模式,对北京城市下垫面因子的变化进行模拟。分析城市化对北京城市热岛强度的影响。结果表明:白天北京的城市、近郊、远郊存在气温的逐级递减趋势,而夜间热岛分布广且城郊温差小,城市热岛强度总体维持在1℃以上。下垫面由郊区变为城市会使当地的气温升高;并且这种升温效果在夜间比较显著。城区面积的扩张,会进一步增加城市中心区的温度。从不同年份小风区面积的变化看出,城市化在夜晚不断的加剧城市热岛效应,而白天则先增强后减弱。     

城市热岛效应现状及监测方法

近年来城市规模的扩大和城市建筑物不断的增加引发了城市生态环境空间格局的变化,其中热岛效应的加强就是一个比较突出的环境改变的问题。热岛效应是城市中环境恶化的直接表现,同时也会产生种种不利的影响,因此备受重视。本文通过对城市热岛成因、危害及其现有的监测方法的阐述,指出利用高光谱和偏振光对城市热岛效应监测方法的发展趋势。     

城市热岛效应现状及监测方法

近年来城市规模的扩大和城市建筑物不断的增加引发了城市生态环境空间格局的变化,其中热岛效应的加强就是一个比较突出的环境改变的问题.热岛效应是城市中环境恶化的直接表现,同时也会产生种种不利的影响,因此备受重视.本文通过对城市热岛成因、危害及其现有的监测方法的阐述,指出利用高光谱和偏振光对城市热岛效应监测方法的发展趋势.     

透水砖:让路面环保起来

在长期城市化发展的过程中，大规模的路面硬化和新建筑造成不透水面积大大增加，使得城市雨水不能顺利地回归自然，不仅造成了地下水补充涵养大量减少，洪峰流量大大增加，加剧了城市防洪排水负担，造成城市大面积积水事件。同时，弱化了城市环境的呼吸功能（即生命功能），造成热岛效应（燥热）、扬尘和噪音加剧，恶化了城市小气候，降低了城市的舒适度。且硬化地面是“死亡性地面”，会影响地面的生态系统和树木的生长。相反，透水路面却平衡了城市生态系统。滞洪蓄雨、涵养甘霖、透水透气、降尘减噪，增加城市居住的舒适度。     

基于遥感分析土地利用变化对武汉城市热岛的影响

城市热岛效应与城市化和土地利用变化密切相关.不透水面的扩张极大地改变了城市下垫面的热力学性质,这是造成城市热岛效应的主要原因.利用Landsat 7 ETM＋和HJ-1A卫星多光谱遥感数据,通过人工解译获得2002年和2012年武汉市土地利用情况,同时利用武汉同期的MODIS合成地表温度产品对城市热岛强度进行了分级,进而对城市热岛与土地利用的时空变化情况进行分析,揭示了二者之间的关系.结果显示,武汉市城市热岛的扩张表现为中高强度的城市热岛以各主城区为中心向外围延伸,并且有逐渐连接成片的趋势,这与城市化扩张的特征基本相同.建设用地的不断向外延伸是造成武汉城市热岛不断增强的主要原因.     

一种城市热岛强度的计算方法——以合肥市为例

城市热岛是指城市化过程中城区高空以及近地面大气温度高于城区以外郊区的现象。城市热岛强度是城市热场分布的重要表达手段,目前,对专门研究城市热岛强度的计算方法讨论较少。本文利用Landsat5数据,基于遥感相关理论,以合肥市为例,反演出城市地表亮温,同时引入城市形态分维理论,使用改进的半径法对合肥市的城市热场状况进行研究,发现亮温的水平分布在城市建成区与非城市建成区间有突变现象,并以此分析城市热力场的空间分布,得到热岛强度计算公式,从而得出城市热岛强度的表达方式。在城市热岛强度计算过程中,着重考虑了城市热场分布特征,克服了在研究城市热岛时寻找郊区气温值的困惑,这对于城市热岛强度的表达研究具有一定的指导意义。     

基于Landsat-8热红外数据的太湖地区地表温度反演与热岛效应分析

应用Landsat-8 TIRS遥感数据结合气象资料,使用三种不同的反演方法获得苏南太湖地区的地表温度(LST)数据.分析发现,辐射传输方程法反演的结果最接近于实测值;在缺乏实时大气廓线的情况下,普适性单通道算法更适用于Landsat-8热红外波段的地表温度反演;分裂窗算法在三种算法中精度最差.在反演结果的基础上,分析了不同地物的LST特征,建筑用地温度最高,水体最低.归一化植被指数(NDVI)和LST之间存在明显的负相关关系,证明了城市绿地是缓解城市热岛效应、改善城市热环境的重要途径.最后对2000年和2014年的两时相LST进行标准化和分区处理,分析发现,苏南太湖地区的热岛现象近些年来在不断加剧,城市热岛由原来单个存在逐渐成为多个热岛并存的局面,建筑用地的增加是导致整个城市热岛加剧的主要原因.     

“请来的麻烦”

从表面上看,生物入侵仿佛战争一样,是某些物种的种群大爆发,主动进攻某个国家或地区,从而造成生态危机、经济损失或健康危害。其实不然!造成生物入侵的根本原因是人类活动,是人类活动把某些物种有意或无意携带到它们的自然分布范围及扩散潜力以外的地区。对一个国家或地区而言,     

英国 陷入爱情 人易变愚钝

爱情真的是病，会伤害心脏致死，会令人变得迟钝。最近英国一家医学研究所就“爱情病”这个课题的研究得出结论：爱情的危害在某些情况下会像酗酒一样对心脏造成一定程度的损害，严重的可能导致心脏病发作而死亡。     

基于Landsat 8影像的南京市热岛效应对植物物候的影响

【目的】在城市化高速发展的今天,城市热岛效应显著。城市绿地可以有效地缓解城市热岛效应,城市热岛由于长期高温作用也会对绿化植物的物候产生影响。该文旨在基于遥感数据,通过对比城市热岛区和非热岛区的植被物候特征研究城市热岛效应对城市绿化植物物候的影响。【方法】对Landsat 8影像数据进行地表温度的反演,划分地表温度等级,对地表温度进行空间分析确定热岛区域,进而选取热岛区域及热岛区和非热岛区植被,并使用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据作出热岛与非热岛区植被的归一化植被指数(NDVI)曲线,以此分析对比热岛区和非热岛区植被物候的差异。【结果】南京市热岛区植物生长季开始的时间(SOG)比非热岛区早,而热岛区植物生长季结束的时间(EOG)比非热岛区晚; 热岛区植物生长期比非热岛区植物生长期长20 d。此外,研究结果还表明夏季热红外影像更为适合划分热岛区。【结论】绿化植物适应长期城市热岛效应高温的表现为生长季开始的时间提前,结束的时间推后,整个生长季的时间加长。     

1959～2012年夏季珠三角地区高温热浪的时空 分布特征及其城市热岛效应的影响分析

本文采用珠三角地区9个观测站点1959-2012年夏季(6-8月)逐日02h、08h、14h、20h的温度资料研究珠三角地区夏季高温热浪天气日数和强度的时空分布特征,以及暖夜日数的历年变化趋势,并分析了2000-2012年夏季广州市城市热岛效应对高温热浪天气的影响。研究表明：1)珠三角地区高温热浪日数及强度的时空分布特征相似,空间分布上呈从北向南递减趋势,时间分布上20世纪60年代到80年代呈减少趋势,80年代开始呈增加趋势,21世纪之后大幅增加,并在2007年达到峰值;2)珠三角地区暖夜日数呈增加趋势,且高值区分布与高温热浪日数和强度的分布相似,均发生在90年代末以后;3)1980-2012年夏季广州站各项要素的增加速度均为最快,说明城市热岛效应对广州市区的高温热浪(暖夜)的强度和持续时间均有增强作用;4)2000-2012年夏季广州市6次高温热浪过程中,城区的暖夜日数占总日数的78.6%,郊区的暖夜日数占总日数的14.2%,说明城市热岛效应对城区高温热浪期间夜间温度的影响比白天更为突出。     

干旱半干旱气候条件下夏季地表城市热岛特征与影响因素研究

利用MODIS土地利用产品提取城市建成区和郊区,以2013年6、7、8三个月的MODIS地表温度产品以及植被覆盖产品分析夏季甘肃省内干旱半干旱气候条件下的地表城市热岛特征,讨论影响地表城市热岛的主要因素。结果表明,在干旱半干旱气候条件下,地表城市热岛具有显著的昼夜差距与区域特点,表现为夜晚地表城市热岛强度大于白天;城市周围的农田、草地等生态屏障可以避免建成区地表被荒漠裸地直接包围,对于控制地表城市热岛具有重要作用,传统计算城郊温度差的方法对于衡量干旱半干旱气候条件下的地表城市热岛具有明显局限性;影响地表城市热岛的主要因素在一天中会产生变化,城郊植被覆盖度差异与夏季白天的地表城市热岛有显著相关性,夜晚地表城市热岛则可能与人类活动强度和人为热源排放有关。     

基于遥感技术北方城市热岛效应变化定量识别

以城市人口迅速增长和城市用地迅速扩张为显著特征,随着城市化进程快速推进,城市热岛效应也愈 加显著。为快速提取城市地表温度信息,以探究城市热岛效应的时空分布,基于中等分辨率常规易得的 2000-2018时段内Landsat 影像热红外波段的辐射信息,定位于热岛效应显著的北方典型城市长春市,采用单 窗算法,分别对不同年份的影像进行地表温度计算,并生成长春市地表温度专题图。以此为基础,结合相应 时段内的地面观测温度数据识别长春市热岛效应时空变化,探究典型区内热岛效应强度变化规律和影响因 素。结果表明,研究时段内长春市热岛效应的时序变化特征表现为夜晚较白天强,秋冬较春夏强; 空间变化 表现出明显的空间差异性,但整体上为温度高值区增加; 土地类型的热岛效应强弱关系: 建筑用地＞ 绿地＞ 林地＞ 水体。     

滇中地区夏季城市热岛效应的数值模拟研究

为了探究滇中地区不同城市化程度和湖泊下垫面对城市热岛效应的影响,利用中尺度气象模式WRF(the weather research and forecasting model)对昆明等城市的夏季城市热岛效应进行模拟研究。结果显示,夏季夜间,昆明等城市的热岛现象具有明显的下游效应,城市的扩张使得城市热岛下游效应的影响范围扩大,但热岛的强度不会明显地增强。城市的存在会增加地表的粗糙度,使得夜间的近地面风速减小。在白天,湖泊和城市下垫面主要通过改变局地的热力差异影响近地面的风速,城市的存在会加强湖泊与陆地间的热力差异,促进湖陆风环流,进而加大近地面的风速。城市的存在还会减少下垫面对低层水汽的供应,但城市面积的增加对低层水汽的影响相对较小。清晨,城市地区表现为湿岛(湿度较周边地区略大),这与城市地区的近地面辐合流场有关;而在其他时段,城市地区多为干岛(湿度比周边地区低),且干岛现象也存在下游效应。     

基于多源卫星资料的太原市城市热岛效应分析

“十五”以来,太原市建成区面积不断扩大,人口数量不断增加,人为活动以及下垫面的变化会影响太原市地表温度的时空分布,城市热岛现象也随之发生变化。为了对太原市今后城市发展及生态文明建设提供科学依据,利用Aqua/MODIS、数字高程、土地利用分类、城市灯光等多源卫星资料计算太原市2003～2019年城市热岛强度和城市热岛比例指数,分析太原市城市热岛效应时空变化特征,并结合高空间分辨率的Landsat8数据分析太原市热岛区和冷岛区下垫面特征。结果表明：2003～2019年,太原市辖区各县（市、区）城市热岛效应较强的月份主要发生在7月～9月,且多在8月城市热岛效应最强,辖区各县（市、区）中小店区城市热岛效应最强;近20年来,太原市辖区各县（市、区）城市热岛强度变化趋势不同,南部的小店区、晋源区和清徐县城市热岛强度整体增加趋势明显且逐渐相连成片,在今后城市发展中应重点关注,北部、东北部和西南部郊区的强冷岛区域的面积增加显著,有效缓解了所在县（市、区）的热岛强度;在城市发展建设中,注意金属、混凝土或塑胶等建筑吸热材料对局部热岛效应的加强作用,可通过大面积水体、植被等缓解局部地区热岛效应。     

城市绿化灌溉对气象环境影响的模拟分析

城市绿地灌溉作为城市重要的水文过程,研究其对城市气象条件的影响有利于提高城市精细化预报并理解城市水循环过程。基于WRFV3. 7. 1模式,选取Noah/SLUCM陆面及城市冠层模型,以2010年夏季一次强烈的高温热浪天气过程作为天气背景,模拟分析了城市绿化灌溉对于中国东部重要城市南京的气象环境的影响。结果显示,绿地灌溉对城市地表能量平衡存在较大的影响。城市地区潜热最大增加45 W/m~2,地表温度最大减小0. 25℃。绿地灌溉对于城市地区边界层内的气温的有降低的作用,在边界层附近下降得最为明显,而边界层以上的温度则略有上升。对于日趋严重的热岛效应,城市绿地灌溉有减弱其强度的作用,在09:00时,可以将热岛强度最大减小0. 25℃。     

2002-2018年北京市通州区城市热岛(冷岛)效应时空分异规律及其影响因素

北京市通州区于2015年正式成为首都市副中心。截止至2018年,已有大量的人口、工业、商业迁入通州区,使得人为活动大大增加。人为活动以及下垫面的变化会影响通州区地表温度的时空分布。为了给通州区今后的发展进行指导,本文通过MODIS数据和气象数据,得到北京市通州区城市热岛（冷岛）效应的时空分异规律,分析了地表温度和归一化植被指数（NDVI）及气象要素之间的关系。结果表明：北京市通州区1951~2018年的四季气温呈显著上升趋势;城市热岛（冷岛）与环境要素关系密切,归一化植被指数与地表温度呈显著负相关,这表明通州区的植被分布对热场具有调节作用;城市热岛比例指数与平均气温、平均相对湿度呈负相关（相关系数分别为0.012和0.119）;城市冷岛比例指数与平均气温、最大风速呈正相关（相关系数分别为0.186和0.089）。说明随着通州区平均气温的升高,通州区热岛现象减弱,城市冷岛现象增强。通州区最大风速的增加对城市冷岛现象有增强作用。通州区平均相对湿度的增加对城市热岛现象有削弱作用。可见该研究结果可以为北京市通州区城市规划和生态城市建设提供依据。     

深圳城市热岛效应及其与香港对比分析

作为改革开放的沿海城市,深圳更能较好地反映城市的热岛效应,该文使用深圳,香港天文台和香港海岛站点的温度资料,采用累积距平和线性趋势倾向分析方法,以海岛站为参照站,主要研究了深圳市热岛效应的年际变化．季节变化和月际变化与,得出以下结论。发现发现1987年后,深圳出现了明显的热岛效应。深圳站夏季的热岛强度最大,冬季为负值,主要原因是深圳在夏季空调的使用量增加以及海陆热力性质差异,另外在冬季深圳没有烧煤取暖的问题。最后的通过深圳和香港的年平均温度变化对比,发现近年来深圳温度上升率远大于香港,究其原因,深圳在改革开放后人口规模的迅速增长及人类活动的增加导致了明显的热岛效应。     

基于Landsat TM的地表热环境对城市扩展的响应——以重庆市南岸区为例

重庆直辖以来,城市建设步入高速发展阶段,城市热岛效应已成为城市生态问题的热点。以重庆市南岸区为例,以1988、1993、2000、2007年和2010年5个时期的遥感和矢量数据为基础,在RS和GIS的支持下,通过对南岸区建设用地重心转移、地表温度变化、热岛中心转移进行动态研究,分析了研究区建设用地重心转移过程、地表温度空间分布差异以及热岛中心运动特点。结果表明:研究区在22年间,建设用地扩展明显,重心逐渐向东南方向转移,且转移速度逐年提高;地表温度空间分布格局变化明显,城市热岛现象日益显著;城市高温区下垫面多以建设用地为主,城市低温区下垫面多以水域和高植被覆盖为主;城市热岛中心空间变化与建设用地重心空间变化具有较高的一致性。研究成果可为城市规划与城市生态环境保护提供决策参考。