中高密度城市居住区热岛强度计算模型研究

基于城市热岛效应形成的物理过程, 采用解析法求解能量平衡方程, 构建城市热岛强度计算模型, 为考虑热岛影响的室外建筑热工设计参数修正提供基础模型。该模型包括城市地表能量平衡计算模块和城市冠层能量平衡计算模块两部分。同时, 采用全球城市热岛数据集以及西安、伯明翰、麦迪逊和巴塞尔的观测数据对模型进行验证, 结果表明, 城市地表能量平衡计算模块在郊区自然下垫面(RMSE<1℃)和城市建成区下垫面(RMSE<3.2℃)都具有较高的精度; 城市冠层能量平衡计算模块的计算精度较高(RMSE<1.5℃), 与同类型模型的计算精度相近, 并与实测结果有很好的一致性。采用观测数据验证城市热岛强度计算模型构建过程中仅保留一阶项的合理性(RMSE<0.7℃)。敏感性分析结果表明, 城市下垫面参数的敏感性受气候条件影响; 气象要素中, 风速的敏感性最高。     

基于MODIS数据的成都市冬季热岛强度分析

随着成都市的发展,热岛效应成为一个很重要的影响因素。本文选取2010年——2013年的遥感数据,计算出其最大热岛强度和加权热岛强度来分析热岛强度变化,计算出城市热岛比例指数来分析热岛发育程度,并从这两方面分析出成都市冬季的热岛特点,从而揭示出成都市热岛强度与城市热岛发育程度的变化趋势呈反比的规律。     

南京城市边界层微气象特征观测与分析

南京大学大气科学系分别于2005年7月17日～7月31日,2006年2月18日～3月10日在南京市市区和郊区两个观测点进行了城市边界层气象观测,同时采用流动观测方法和在6个固定观测点进行城市热岛观测,观测发现:南京市存在明显的城市热岛特征,气温由市区中心的最高值向郊区逐步减少,冬夏季节的平均热岛强度分别为1.2℃和0.83℃,晴天热岛强度大于阴天,夜间热岛强度普遍高于白天,夏季和冬季热岛强度最大可达3.6℃和2.4℃.热岛强度随高度增加而减小,在约400 m高度,城区和郊区气温没有明显差异.观测结果还表明城区湿度普遍低于郊区,冬夏季节的城市与郊区的相对湿度差分别为10.6%和7.3%.南京紫金山森林地区对附近地区的气温和湿度有明显影响;城区风速明显低于郊区,高度越低,城区与郊区风速相差越大.南京市区的平均零平面位移约为19.9 m,平均粗糙度1.1m.     

北京地区不同城市热岛指标和城市效应研究方法的对比分析

城市热岛效应是城市气候的突出现象之一,由于观测手段差异和数据代表性的不同,对城市热岛存在多种定义,其中冠层城市热岛和地表城市热岛的应用最广泛,但是目前两者之间的比较工作开展相对较少.“城市效应”是指由于城市的出现对一个地区气候的影响,城市热岛本质上属于城市效应的表征之一.分离“城市效应”常用的方法有“城乡差异”和“城市化前后对比”两种,二者分别从观测资料的空间和时间差异着手计算,目前对两种方法结论的一致性分析尤为欠缺.以北京地区为研究对象,利用地面气象站和卫星遥感观测数据,对比分析了该地区气温和地表温度、冠层热岛和地表热岛的数值与变化情况,并进一步分析了分离“城市增温效应”两种方法的可比性,结果表明：（1）2009-2017年北京地区五种热岛指标均值比较为：由卫星遥感反演得到的日间地表热岛最大,其次为地面观测得到的最低气温冠层热岛和卫星遥感反演得到的夜间地表热岛,二者数值相近,地面观测得到的平均气温冠层热岛再次,而地面观测得到的最高气温冠层热岛远小于其他四类;（2）以通州站为例,1980-2017年用以分离“城市增温效应”的城市化前后差异和城乡对比两种方法的结果分别为0.65℃/（10...     

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.     

遥感监测城市热岛强度及其作为生态监测指标的探讨

“热岛效应”现象是现代城市气候的主要特征之一。利用TM卫星遥感数据的分析结果,根据地理相似准则,提出以相对亮温来表示热岛强度,并将此无量纲因子应用于比较不同城市同一的不同小区;或同一小区不同时期中的热岛强度的差异,以此探讨利用遥感技术监测城市热岛强度的可能性。并提出将城市热岛强度作为城市生态环境状况的监测指标之一。     

鄱阳湖区地表干旱与城市表面热岛的关系研究

立足于鄱阳湖区干旱与城市化两大环境问题,应用1995年～2016年间10个时相的Landsat5 TM 和Landsat8 OLI/TIRS遥感影像数据,采用TVDI干旱监测指数和归一化城市热岛的计算方法,利用空间统计和相关性统计分析方法,分区探讨环鄱阳湖区9个区县周边郊区地表干旱状态对城市热岛效应的影响.研究表明：1) 旱地及裸地区域的TVDI指数对干旱具有明显的指示作用.2) 研究区内热岛强度受季节影响较大,夏、秋两季热岛强度较强,冬季较弱,城市面积的扩展与归一化热岛强度无明显关系.3) 干旱与热岛强度呈现明显的正相关.     

上海市城市热岛效应的时间多尺度特征

取上海市区各站点的平均温度与近郊站点的温度之差作为衡量城市热岛强度的指标,利用上海市城区和郊区的6个Davis自动气象观测仪每小时观测的记录,对2000年的温差序列进行小波变换,分析上海市城市热岛强度时间-频率的多时间尺度的演变规律.结果表明：小波分析能在波幅的时间-尺度图上进行宏观分析,低频小波波幅的发展、加强与城市热岛的强弱相对应.上海城市热岛的周期变化在时间域上分布不均匀,冬季热岛变化以14 h和26 h尺度为主,而夏季以12 h和28 h尺度较为明显.同一尺度上冬季上海市热岛强度变化明显,变化幅度大（热岛强度最大达5.6 ℃）,相对应的波的振荡频率快,振幅较大;夏季反之.     

京津冀城市群热岛强度遥感监测及其城市规模效应分析

本文利用MODIS月度地表温度产品(MOD11C3、MYD11C3)获取2001、2010和2016年京津冀城市群年平均和季平均地表温度数据,并结合夜间灯光数据和土地利用数据估算京津冀城市群各地级市城市热岛强度.分别从年度、季度、月度三个方面分析京津冀城市群各地级市2001—2016年城市热岛情况,并结合城市发展规模对其进行相关分析,以期为京津冀城市群后期城市规划提供参考依据.结果表明:2001—2016年间,京津冀城市群建成区面积扩大明显,且城市规模越大,建成区面积增长越大;京津冀城市群热岛强度与城市规模有关,一二线城市整体热岛强度高于三四线城市.根据京津冀城市群年度数据分析得出,年平均夜间热岛强度高于日间热岛,且二者差异随城市规模扩大而减小;从季度数据可以看出,冬季夜间热岛强于日间热岛,而在夏季日间热岛和夜间热岛的强弱关系则与城市规模有关,城市规模越大,日间和夜间热岛强度之间差异增大;通过分析逐月数据发现,日间热岛呈现出夏季高、冬季低的特点,峰值多在8月份出现,而夜间热岛各月份间无明显变化.     

惠州城市热岛效应变化特征

基于惠州城市和乡村1962-2008年逐日定时和2005-2008年逐日逐时的气温资料,利用统计分析软件SPSS和突变检验方法Mann-Kendall统计分析了惠州城市热岛效应的变化特征及对城市气温变化的影响。结果表明:(1)惠州城市热岛强度具有明显的季节、月和日变化特征,无明显的周变化特征;上半年城市热岛强度明显低于下半年,四季中秋季最高、春季最低;日间一般为负值而夜间为正值,城市热岛强度最大出现在秋冬季节的夜间,最小出现在冬季的午间。(2)惠州年和四季平均城市热岛强度呈逐年显著上升的趋势,城市热岛效应对城市气温上升具有明显作用,城市热岛效应是城市年平均气温日较差呈下降趋势的一个重要原因。     

Seasonal Variation and Land-Use/Land-Cover Type Impacts on the Correlation of Urban Heat Island Intensity and Difference Vegetation Index with Satellite Data in Xi’an,China

Green coverage has pronounced influences on urban heat island (UHI) effect, while the impacts of seasonal variation and Land-Use/Land-Cover (LULC) types on this effect has not been implemented. This paper investigated the spatio-seasonal characteristics of urban thermal environment and the vegetation-soil mixed area, and then explored the effects of vegetation status on UHI intensity from the perspectives of seasons and regions in Xi’an using four Landsat 8 images. UHI intensity index was implemented to extract UHI intensity based on thermal infrared imagery, and difference vegetation index (DVI) was used to represent vegetation-soil mixed area. Results indicated that DVI has impacts on UHI intensity, and their relations vary with season and region. In the whole Xi’an, if UHI intensity is smaller than -0.1, DVI increases with the increase of UHI intensity; whereas for UHI intensity is greater than -0.1, DVI decreases with increases of the UHI intensity from early spring to autumn. The highest correlation level was discovered in the autumn map (R²=0.713). Results of correlation analysis further displayed that DVI positively correlated with UHI intensity at impervious surface, and that the main urban area possessed the best correlation with R²=0.564 5.     

基于小时温度数据的北京市热岛时空变化与土地利用分析

利用2016年北京市自动观测站的逐时气象要素数据, 排除复杂天气影响, 筛选出微风、晴朗的10月23日全天为研究时段。采用ANUSPLIN空间化插值软件和百分位法定义城市热岛, 探究北京市热岛24小时移动路径与空间分布格局特征, 分析热岛逐小时变化与土地覆被的关系, 得到如下结果。1) 北京市秋季晴天热岛强度存在日变化规律, 其中18:00—23:00时段的热岛强度增长速率最大为0.48oC/h。2) 日内不同时刻热岛分布存在差异, 水平分布形态有以下 3 种范式: 单中心式热岛、多中心式热岛和辐射状热岛。3) 不同时刻热岛分布区内6种土地利用类型的面积占比不同, 白天热岛分布区无代表性土地利用类型, 不同时刻热岛区6种土地利用类型的百分比结构差异大; 夜晚热岛分布区土地利用类型以建设用地为主, 不同时刻热岛区 6种土地利用类型的百分比结构差异小。4) 热岛日内变化与土地利用的关系: 00:00—03:00, 热岛逐时移动面积小, 且移动区6种土地利用类型的占比无明显变化; 03:00—07:00, 热岛向林地占比增多、建设用地占比减小的区域移动; 07:00—09:00, 热岛向林地占比减小、耕地与建设用地占比增大的区域移动; 09:00—15:00, 热岛整体向东移动, 建设用地占比减小、耕地占比增大; 15:00—19:00, 热岛移回建设用地占比增大的区域; 19:00—22:00, 热岛移动区内6种土地利用类型的占比无明显变化; 22:00—23:00, 热岛向耕地占比增大、建设用地占比减小的区域移动。     

绿地格局对城市地表热环境调节作用的多尺度分析

城市绿化是协助城市应对气候变化、缓解城市热岛效应的有效途径,而分析影响绿地降温效应的因素及机制是合理改善城市绿化措施的理论基础。     

北京市夏季城市强热岛边界层气象特征

近年来,北京市城市化发展迅速,城市气候特征也发生明显变化。应用中科院大气所325m铁塔的梯度观测资料,对发生在北京市的夏季强热岛天气的边界层气象特征进行了分析。结果表明:发生在夜间的北京市夏季强热岛,其边界层存在很强的逆温层结,并且逆温层较厚,低层风速较小,一般不超过2.0m/s;但白天,随着太阳短波辐射的加强,逆温结构很快被破坏,城市热岛强度也迅速减弱。     

临汾市城市热岛特征分析

利用气象资料分析了1996—2005年临汾市与周围16个县之间热岛强度的布局和变化特点,描述了临汾城市热岛效应的动态演变过程,指出1996—2005年期间,临汾地区城市热岛效应呈现出逐年增强的趋势,临汾地区月平均热岛强度最大的为2月,热岛强度最小的为12月,临汾地区日平均热岛强度在凌晨02时最高,午后14时最弱。     

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。     

一种新的改进遗传算法在等距型面检测中的应用

设计了一种新的遗传算法用来测量等距型面的廓形参数和误差.标准遗传算法的控制参数为常数,将变异概率设计为随遗传代数变化的函数,设计了改进的遗传算法,并进行了实例计算.计算结果表明,该改进的遗传算法可以很好地解决等距型面的检测问题.