基于绿化指标的城市绿地降温效应研究进展

城市化使城市下垫面属性改变,人工表面取代自然地表,导致室外热环境恶化,其形成的城市热岛效应引发的异常气候问题严重危害人类的生命健康。研究已证实植被可以通过遮荫和蒸腾等作用产生降温的生态效益,但其产生的生态效益与植被的规模或种类或分布方式等之间的联系仍没有明确量化掌握。目前,通过不同指标对绿地特征进行概括,从而精准量化绿地对室外热环境的调节作用已成为研究重点。对绿地面积、绿化覆盖率、绿地率、乔木覆盖率、三维绿量以及天空可视度六种指标调控室外热环境的研究进行综述：首先分析各绿化指标之间的区别,并分别论述各绿化指标与热环境相关研究,总结各指标在量化降温效应的特点及局限性。之后提出绿化指标互补量化研究方法,从三维空间视角为完善绿量指标研究提出三维绿量体以及三维绿量体与热环境关系研究的相关方式,从而精确地对三维绿量在空间中地具体分布进行表达,更加真实地反映绿地的植被特征。根据以往针对三维绿量的研究提出三维绿量阈值,结合三维绿量的空间分布及树种差异性,挖掘影响绿地降温效应的潜在影响因素,以便更好地量化绿地降温效果,充分发挥城市绿地的生态效益。最后论述绿视率这一新的量化指标在量化绿地降温效应的潜力,以期推动绿视率与热环境相关研究。     

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。     

城市热岛效应对西宁地区夏季降水的影响

利用1986—2015年西宁城区、大通和湟中三个站气温和降水资料,通过线性回归、距平分析、MannKendall检验等方法分析了夏季城市热岛效应对西宁地区夏季降水的影响。研究表明,1986—2015年西宁城区的夏季城市热岛强度呈减弱趋势,最高气温对其贡献最大。近30年西宁地区的夏季气温呈显著上升趋势,西宁城区、大通和湟中平均气温的升温率分别达0.7、1.0℃/10 a和0.5℃/10 a,西宁城区夏季气温在1997年出现突变,湟中在1994年出现突变,大通未发生突变。近30年西宁城区的夏季降水量和降水日数分别以4.5 mm/10 a和1.2 d/10 a的趋势增加;大通的夏季降水量在增加,降水日数在减少;湟中的夏季降水量和降水日数均在减少。三个站的夏季降水量突变主要出现在20世纪90年代,西宁城区还在2000年发生突变。城区夏季最高气温热岛强度和最高气温与夏季降水量和降水日数之间有较好的相关性,郊区也是夏季最高气温与降水量的相关性最好。城市热岛效应对降水的影响主要是由于盛行风向和河谷地形的作用。     

城市热岛效应对城市规划的影响

在综合分析城市热岛效应的基础上,论述了城市热岛效应对城市规划的影响。城市热岛效应是城市化形成的特殊城市气候,是现代都市的典型气候特征之一。城市热岛效应具有明显的时空分布特征,它的形成与城市下垫面性质和城市能耗等许多因子有关。城市热岛效应对城市空气动力学、城市森林规划、城市色彩规划、城市能源规划以及城市规模等方面都具有极大的影响。城市规划部门和有关专家应根据城市热岛效应的形成机制及其时空分布特征,制定合理的城市规划,以期最大限度地消除或缓解城市热岛效应,实现经济、社会和自然的和谐发展。     

"凉爽城市"与政府参与

从城市公共环境、建筑、制冷设备节能等几个方面探讨缓解热岛强度、节约能源的对策.指出城市管理部门在创造可持续的"凉爽城市"的过程中的主导作用.并总结出城市管理者在其中可采取的方法、策略.为政府部门采取合适的手段提高市民夏季舒适水平提供参考和依据.     

城市热岛效应的红外遥感研究进展

气象卫星监测的红外遥感资料已被广泛用于研究城市热岛,进行地物分类,并作为一些地表、大气交换模型的输入数据。回顾了利用卫星红外遥感数据对城市热岛效应的研究进展,包括早期的研究及发展,并提出当前城市热岛效应研究存在的问题和对未来研究方向的展望。     

基于局地气候分区的城市热环境分析

局地气候分区(local climate zone, LCZ)是一种用于城市热岛研究的地表分类系统框架．本文基于卫星遥感影像、建筑物矢量等多源数据,开展了北京市中心城区局地气候分区分类制图,探讨了不同LCZ类型的热特征及季节差异:1）根据城市建筑矢量、地物覆盖分类数据,利用分层次分类方法构建研究区LCZ地图;2）利用Landsat 8卫星遥感影像和辐射传输方程法,反演得到研究区逐月地表温度数据;3）结合LCZ地图和多时相地表温度数据,分析不同局地气候分区各月份及季节间的热表现及差异．结果表明:研究区建筑以中低层为主,且多为开阔类型,自然地表覆盖中低植被区LCZ D占主要比例;LCZ 1-3密集建筑类型较其他建筑类型地表温度更高, 且随着建筑高度的降低温度依次增加,除水体外,LCZ A/B 林区是所有类型温度较低的区域;夏季各LCZ分区之间温度差异显著,7月份热岛强度达到全年最大值．研究结果能够为城市规划设计提供参考,助力于城市的可持续健康发展．      

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。     

基于遥感技术的森林降低热岛效应研究

本文采用同范围大样本地面站监测数据与遥感技术结合的方法,研究了杭州市城市热岛的强度、格局特点.研究显示,杭州市城市热岛强度已高达3.3℃,热岛分布呈现由“一热岛分布”向多核发展的新趋势,杭州市市中心、江干下沙及萧山区等城市中心及商业密集区成为3个重要热岛,城市热岛还存在高温斑块呈现串珠状,从高温区域向次高温和相对低温区辐射,同时,低温区域呈现廊道状由相对低温区向高温区穿透式入渗的现象,城市社区及商务活动区是城市热环境急需缓解的地方.公路绿化带或河岸林带建设可显著降低城区公路的热状况,发挥了重要的降温作用.植被覆盖NDVI与降温存在正相关关系,随着覆盖度提高,降温能力增强,可实现以绿岛覆盖热岛的作用.森林覆盖率35%(NDW0.35)是杭州市城区森林降温功能“经济性”的分界,低于35%的覆盖率每增加10%,降温能力平均增加0.57℃,分割点之后覆盖率每增加10%,降温能力平均增加0.2℃,相当于全球10年的增温速度.森林覆盖率高于53%后,杭州市城市森林降低城市岛效益得到发挥稳定,降低热岛强度可达3℃,基本消除了热岛效应,可作为杭州市以绿岛完全覆盖热岛的理想建设规模.     

变化环境下的北京市水资源时空分布变异规律

1项目背景 近年来,北京市水资源紧缺日趋严重,供需矛盾十分突出,给国民经济的持续发展造成了严重影响。北京作为我国的首都和一个国际化大都市,正以日新月异的速度快速发展,迅增的城区面积和人类活动导致北京市下垫面条件发生重大变化,进而对与人们生活密切相关的城市生态环境造成明显的影响,导致城市热岛效应增强,从而进一步影响降雨径流关系与水资源的时空分布。研究北京水资源的时空分布变异规律,对充分利用有限的地表地下水资源,寻求北京市严重缺水的切实解决之道,无疑具有十分重要的现实意义。