干旱区地表温度和热岛效应演变研究——以宁夏沿黄城市带为例

宁夏沿黄城市带位于宁夏东北部,不仅是干旱地区地理研究的重点区域,也是宁夏经济发展的核心区域。基于2000—2018年的MODIS地表温度、土地覆盖类型以及植被覆盖率数据,通过计算热岛比例指数 (URI),利用Mann-Kendall非参数检验及Sen’s斜率估计法,对宁夏沿黄城市带近20 a白天和夜间的地表温度（LST）和热岛效应时间变化进行分析。结果表明：（1） 近20 a来,宁夏沿黄城市带大部分地区[WTBX]LST变化不显著,但在植被覆盖率增加区域,白天LST显著减小而夜间LST显著上升;植被覆盖率减小区域与之相反;夜间LST[WTBZ]变化幅度强于白天。（2） 宁夏沿黄城市带的热岛效应通常在白天较弱、在夜间较强;白天和夜间时刻的城市热岛效应在一年内呈现不同的季节变化特点,白天春冬较强,夜间夏季较强;过去近20 a,宁夏沿黄城市带白天热岛效应呈现稍微减弱趋势,夜间热岛效应呈现稍微增强趋势,但变化趋势均不显著。（3） 从植被覆盖率和地物类型两个影响因素的研究表明,植被覆盖率是影响地表温度变化的重要因素,城建区与郊区主要地物温差的改变是城市热岛强度变化的重要原因。从长时间序列变化的角度详细分析干旱区城市热岛的特征和变化原因,可为干旱区城市热岛带来的环境问题治理提供参考,也为研究干旱区热岛提供了借鉴。     

近45年雅鲁藏布江流域极端气候事件趋势分析

利用雅鲁藏布江流域10个气象台站1961-2005年逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,分析了该流域气温和降水等气候极端事件的变化趋势.研究表明:近45年以来,雅鲁藏布江流域夜间和白天极端低温日数分别以1.94和0.97天/10年的趋势在显著减少,夜间极端低温日数减少在冬季最明显,白天极端低温日数在秋季减少最明显:夜间极端高温日数和白天极端高温日数分别以3.03和1.26天/10年的速度显著增加,夜间极端高温日数增加在夏季最明显,白天极端高温日数增加在冬季最明显;日较差以0.11℃/10a的速度在显著减少,主要发生在冬季:最大的1天降水总量和逐年连续无降水天数有减少趋势,最大的5天降水总量、中雨天数、逐年平均降水强度和逐年连续降水天数有增加趋势,90年代以来增加趋势明显,与该地区经向风与水汽通量增加有关.     

近60年昆明市气候变化特征分析

利用线性倾向率、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验(MTT法)和小波分析等数理统计分析方法,分析昆明市近60 a气候变化趋势和气候突变特征。结果显示:近60 a昆明市气候变化呈气温升高、降水量略微减少的暖干化趋势;气温上升率0.24℃/10 a,降水量下降率3.89 mm/10 a;干季增温强于雨季,而雨季降雨量下降趋势明显;2001~2010年是近60 a来昆明气温最高、降水量最少的10 a;昆明市气温变化包含5~10、10~15 a左右周期,其降水量变化有10~15 a左右的周期变化特征。     

哀牢山中山湿性常绿阔叶林空心树木质残体呼吸作用初步研究

对云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林空心树木质残体雨季和干季的呼吸速率进行测定,并对木质残体呼吸速率与木质密度和含水量之间的相关关系进行比较,分析了呼吸速率对温度的敏感性.结果表明:树干表层木质残体雨季呼吸速率显著高于树干内层和洞内的(p＜0.05),干季三个部位木质残体呼吸速率之间差异不显著(p＞0.05).含水量和呼吸速率存在季节差异,在树干表层和洞内雨季的含水量和呼吸速率显著高于干季的(p＜0.05),而在树干内层季节差异不显著(p＞0.05).三个部位木质残体密度与呼吸速率在雨季显著负相关(p＜0.01),三个部位的含水量和呼吸速率在雨季和干季都显著正相关(p＜0.01);木质残体的温度系数(Q10)大小顺序为:洞内(2.08)＞树干表层(2.01)＞树干内层(1.73),树洞内部木质残体对温度响应最敏感.哀牢山地区干季空心树木质残体较低的含水量和全年温凉的气候条件可能成为该区中山湿性常绿阔叶林空心树木质残体分解重要的限制因子.     

2007～2010年云南GPS观测大气可降水量特征分析

利用最新云南地基GPS站观测和探空观测资料分析表明:GPS/PWV和探空大气可降水量变化趋势一致,相关性好;云南省GPS/PWV年内干湿季气候特征分明,湿季开始前GPS/PWV月变率小于干季开始前的月变率;全省GPS/PWV年平均日变化峰值和谷值出现时间一致,勐腊、蒙自和昆明具有准双峰型特征;勐腊站干季、湿季日变化明显不同,其余测站干季和湿季的PWV日变化特征与全年平均日变化特征基本一致。GPS/PWV资料能够反应云南雨季开始期时空演变趋势。     

西双版纳海拔变化对水湿状况的影响

对西双版纳三个海拔梯度(570m、1105m、1610m)的水湿状况进行了3a的观测(2002~2004年)。随海拔上升,年平均降雨量增加,年平均相对湿度降低,总雾日数减少,年平均气温和水气压线性递减,降雨日数和蒸发量的变化相对较小。随海拔上升,雨季(5~10月)降雨量显著增加,但干季(11~4月)降雨量变化很小,其中在干热季节(3~4月)还会降低。雨季空气相对湿度随海拔上升而增加,但干季的情况却相反。在海拔570m,雾凉季节(11~2月)的雾日为100d,而海拔1105m和1610m,此时期的雾日都仅为6d。以上结果显示:在印度季风环境下,山地与低海拔的坝子相比,干湿季节交替更加明显,在山地上干季期间不存在雾凉季节,在雨季期间,热带山地雨林的水湿气候条件优于较低海拔的季节雨林,但干季山地雨林的水湿条件更差。     

西双版纳三种树木树干呼吸日变化特征

采用气室-红外气体分析法(IRGA)原位监测西双版纳热带季节雨林优势树种番龙眼(Pom etia tom entosa)和玉蕊(Barringtonia macrostachya)(雨季),以及人工种植的经济树种三叶橡胶(Hevea brasiliensis)(干季、雨季)树干呼吸的日变化,同时监测了林内空气和1 cm深树干温度。结果表明,三者树干呼吸雨季呈双峰模式,三者首个呼吸高峰都在15:00前后,番龙眼和玉蕊第二个呼吸高峰在凌晨1:00前后,三叶橡胶在凌晨5:00前后。干季三叶橡胶树干呼吸为单峰模式,呼吸高峰在19:00前后,午后出现明显的呼吸下降现象。番龙眼和玉蕊雨季树干呼吸速率在1.814~3.167μmol/(m2.s)之间,三叶橡胶在8.824~10.364μmol/(m2.s)之间,显著高于同时期的番龙眼和玉蕊,三叶橡胶干季在3.424~4.110μmol/(m2.s)之间,显著比雨季小。三者Q10在1.60~2.58之间,三种树的平均Q10为1.77。     

云南高原楚雄市近年来城市气候特征研究

基于楚雄市城区中心气象站和周围9个加密气象站点及南华2010~2014年气象观测资料,利用Excel制作图表等对楚雄市近年来城市气候变化特征及成因进行了分析与研究,得到楚雄市城市气候变化规律,利用灰色关联分析方法对影响楚雄城市气候的自然和人文因子进行了分析。研究结果表明:近年来热岛强度呈先下降后上升波动趋势,热岛强度最大是在2010年,最小是在2013年,3月份热岛强度最强,8月份最弱。近5年间的降水量波动较大,降水量最多在2014年,最少在2012年,城市雨岛效应比较明显,降雨干湿季分明,城市雨岛强度雨季大于干季。城市相对湿度比郊区少,城市干岛效应明显,楚雄市城市干岛强度雨季大于干季。影响楚雄市城市气候的因子既有人文因子也有自然因子,且人文因子的影响大于自然因子。     

黑龙江七星河国家级自然保护区红嘴鸥育雏行为研究

于2013年6月4~10日,在黑龙江省宝清县七星河国家级自然保护区,利用红外照相设备,连续7 d对3对红嘴鸥(Larus ridibundus)进行了早期育雏行为的全天定点观测。结果表明,红嘴鸥夜间坐巢时间比白天长;白天,红嘴鸥平均梳羽次数为0.96次/h,夜间,其为0.25次/h;红嘴鸥夜间护巢时间比白天短;白天离巢时间与夜晚相近;红嘴鸥多在白天鸣叫,而夜间几乎不鸣叫;白天成鸟同时在巢时间比夜间稍长;白天,红嘴鸥平均哺育和喂食次数为0.5次/h,夜间为0.2次/h,并且随着雏鸟出壳时间的增长,成鸟在巢内的时间会缩短,一周后大约平均每小时会缩短10 min。红嘴鸥的育雏行为,虽然不同个体存在差异,但差异不大,都在特定的范围内进行波动,红嘴鸥雌、雄成鸟轮流育雏,共同承担育雏任务。     

中国温带昼夜增温的季节性变化及其对植被动态的影响

结合1982-2015年归一化植被指数（NDVI）、植被类型和气象数据,分别利用一元线性回归和二阶偏相关分析方法,揭示了中国温带地区的生长季不同季节昼夜增温的时空格局以及昼夜增温的不对称性对各类型植被活动的影响。结果表明：① 近34年来中国温带大部分地区季节性昼夜气温都存在显著的上升趋势;生长季昼夜增温速率呈现出不对称性,春季、夏季白天气温上升速度略快于夜间,秋季夜间增温快于白天;② 不同季节的昼夜增温对植被活动的影响呈现出明显的分异特征,相对于夜间增温,白天增温对植被活动影响程度更大,影响区域更为广泛;相比夏季和秋季,春季昼夜增温对植被活动的影响范围更广;③ 不同类型植被对昼夜增温速率的不对称性产生了不同的响应,并且在不同季节上的响应程度存在差异。     

城市热岛效应的影响机理及其作用规律——以上海市为例

以上海市为例,从土地利用规模和强度的变化、类型和布局的变化、利用方式的变化三个方面揭示其对热岛效应的影响机理;实证分析结果表明：（1）土地城市化是上海城市热岛强度的主要影响因素;就建成区扩张对热岛强度的具体影响而言,累积效应大于其增量效应;（2）工业化、房地产开发、人口增长对上海城市热岛强度均具有较大的影响;就经济发展和能源消耗对城市热岛强度的具体影响而言,密度效应通常大于其规模效应;就全社会房屋竣工面积、20 层以上高层建筑数量对热岛强度的影响而言,累积效应小于增量效应;就人口增长对城市热岛强度的具体影响而言,密度效应与规模效应大体相近;（3）土地利用和城市发展模式的差异导致了城市热岛效应的空间差异。     

楚雄市2008年城市热岛效应实测数据分析

利用楚雄市2008年实测气温数据和楚雄市气象观测站2008资料,分析了楚雄市2008年城市热岛强度的变化,并与楚雄市往年城市热岛效应做对比分析,得到了2008年楚雄市城市热岛效应的月变化和日变化规律;同时分析了热岛强度与地面风速、相对湿度、气压以及大气污染物的灰色关联度。结果表明,2008年楚雄城市热岛效应的日变化和月变化规律明显,热岛效应呈现出明显的时段性和季节性;气象因子中风速和相对湿度对热岛的影响明显,大气污染物因子中NO2对热岛的影响较大。     

云南高原保山市城市气候分析

利用保山市及其郊区昌宁1964-2010年47 a的气象观测资料,主要选取城区与郊区同期的气温、相对湿度数据进行对比分析,发现保山市城市热岛、于岛强度均逐年增强.热岛强度季节变化春季最强,秋季最弱;日变化T02:00达到最强,而T 14:00最弱.干岛季节变化冬季最强,夏季最弱;日变化T02:00最强,而白天较弱.同时,利用灰色模型对保山市城市热岛与干岛强度进行关联度分析,结果表明:对城市热岛、干岛强度影响较大的人文因子均是年末人口,而影响最大的自然因子分别是降水量和总云量.     

城市热岛斑块遥感识别及空间扩张路径研究——以北京市为例

研究利用MODIS地表温度数据产品,引入概率阈值算法提升城市热岛斑块空间识别精度。在此基础上,构建城市热岛扩张指数将城市热岛斑块时空变化过程分解为飞地型、边缘型、填充型扩张模式和缩减型模式。基于土地利用变化过程,开展城市热岛斑块空间扩张模式的路径分析,准确识别城市热岛斑块空间扩张路径的来源和归趋。研究表明：2020年北京市夏季昼夜城市热岛斑块总面积分别为3932 km²和2 266 km²,占北京市总面积比例23.96%和13.81%。2005―2020年夏季昼夜城市热岛斑块面积比例分别增加43.40%和24.44%。增长型城市热岛斑块面积大于缩减型城市热岛斑块面积。边缘型扩张模式是增长型城市热岛斑块最主要的模式。耕地、城市建设用地、农村居民点是增长型城市热岛斑块主要的空间扩张路径。研究结果为揭示城市热环境形成过程和精细化管理提供理论依据和数据支撑。     

上海城市太阳辐射与热岛强度

本文根据上海1984年有代表性的154天,进行影响上海城市热岛强度的回归分析。发现城市热岛强度与太阳直接辐射日总量为正相关,与风速和云量为负相关。太阳直接辐射日总量对城市热岛的影响与城乡下垫面的反射、吸收和增温、冷却的差异有关。我们又用气象卫星资料,结合实测的太阳辐射日总量和城、乡的气温、云量、风速等气象资料,对上海1984年不同季节城市热岛的若干典型个例进行分析,说明上海城市太阳直接辐射日总量对上海城市热岛形成及其强度变化起着重要作用。     

长春市城市形态及风环境对地表温度的影响

随着城市化进程的加快,城市热岛效应越来越受到关注。然而,很少有研究分析城市形态和城市风环境对地表温度(LST)的影响。利用建筑和遥感等多源数据,基于GIS空间方法,结合迎风面指数(FAI)和地表温度,研究长春市城区迎风面指数时空差异,探索城市形态对城市地表温度影响。结果表明:①迎风面指数呈现从中心城区向外扩散的空间趋势,高密度以及高建筑对风的阻碍程度大。朝阳区北部迎风面指数最大,最大值达到15.1,各个区边缘区迎风面指数最小,最小值为0.01。②研究区昼夜地表温度温差大,范围分别是18.15℃～31.73℃、4.27℃～18.43℃。空间分布上与迎风面指数存在相同特征,城市中心城区温度高,以同心圆方式逐渐向外扩散。受城市建筑形态、人为热源等因素影响,与夜间相比,白天高温地区范围更大。③迎风面指数与地表温度在一定程度上相关,昼夜相关系数分别为0.371和0.355。建筑在垂直方向和水平方向上空间形态不同,对地表温度影响存在差异。结合城市风环境状况开展城市形态信息的定量研究,对于城市气候学家、城市规划师探寻城市潜在通风廊道、改善城市通风环境具有重要理论价值和现实意义。     

基于MODIS的新疆地表温度时空变化特征分析

地表温度（LST）作为陆地环境相互作用过程研究中的重要地学参量,其时空分异与下垫面属性、地形地貌格局等息息相关。本文基于2000—2020年MOD11C3数据,采用GIS空间分析、空间重心模型及改进的半径法等手段,对新疆地区月、季、年及昼夜等序列时空尺度LST的分布特征及变化趋势进行研究,并借助LUCC、DEM等多源遥感数据进一步探讨各类下垫面、不同地貌单元及部分典型区域的LST垂直递减率、增减温及热（冷）岛效应等地理特征。结果表明：① 研究期间新疆年均LST为9.45 ℃,呈减温和增温趋势的区域分别占研究区面积的13.3%和86.7%,增温区域占绝大部分,故近20年研究区整体呈升温趋势（0.024 ℃·a^-1）,较全国高出约0.01 ℃·a^-1,其中春季增幅最大,冬季次之;夜间LST变化明显强于白天,春、夏两季昼夜温差均大于23.7 ℃,而冬季最小（约15 ℃）;研究区年际高、低温重心迁移轨迹大多分布于LST变幅较大区域,各月LST空间分布及高低温重心转移轨迹均表现出以7月为中点的年内强对称性规律。② 不同下垫面地表冷热环境空间分布差异较显著。其中以荒漠和裸土为主的未利用地年均LST最高（13.42 ℃）且昼夜温差最大（23.6 ℃）,高寒区冰川年均LST最低（-7 ℃）且昼夜温差（14.3 ℃）最小,其他下垫面年均LST在2.6~11 ℃之间,昼夜温差较小且较一致（平均16.75 ℃）。③ 东西走向的“三山夹两盆”地貌结构,使新疆LST的纬度地带规律被大幅削弱。研究区各山区（群）LST垂直递减率不尽相同,地处较高纬的阿尔泰山递变（0.63 ℃/100 m）最明显,山体高大的帕喀昆阿山群递变（0.57 ℃/100 m）次之,天山山脉递变（0.54 ℃/100 m）最小。另外各山区（群）山麓处均出现了不同程度的逆温现象,而山腰处LST垂直递减率线性拟合效果最佳。④ 本研究所选取的部分典型城市大都表现出不同程度的热岛效应。其中乌鲁木齐市热岛效应最为强烈,伊宁市其次,哈密市最微弱,而阿克苏市则表现出绿洲城市冷岛效应,但各城市热（冷）岛效应均存在一定环数（8环）范围的冷、热岛足迹。     

哈尔滨市道路系统与城市热岛关系研究

采用哈尔滨市1989,2001,2007年Landsat TM遥感影像资料,利用单窗算法对地面温度进行反演,分析哈尔滨市热场的分布情况,并与20世纪90年代地形图结合来分析道路系统间的温度情况及其与城市热岛的关系。结果表明:铁路和公路温度差异显著且处于不同温度区的铁路温度也有显著的差异;铁路沿线地区热岛效应比较显著,铁路能使周围一定区域温度升高;公路系统作为一种特殊的廊道系统,对城市热岛有一定的阻隔、减缓作用;哈尔滨市铁路对热岛的影响范围不超过300 m,公路对城市热岛的降温作用最大值不超过0.4℃,在120 m以外降低作用很小或没有;绿化率的不同也影响道路对城市热岛的作用效果。     

基于ECOSTRESS地表温度和手机信令数据的城市人口热环境暴露风险评价——以西安市为例

全球气候变暖和城市热岛效应的双重影响使人类社会面临的极端高温风险日益加剧,给城市人口健康和社会经济可持续发展带来严峻挑战,科学评估城市热环境下人口暴露风险已成为当前学术界关注的热点领域。论文基于ECOSTRESS地表温度数据和手机信令数据,以西安市为例,在城市地表温度和人口时空变化分析基础上,构建城市人口暴露风险评价模型,揭示精细化时空尺度上的人口暴露风险时空格局及其动态演变特征。结果表明：(1)西安市夏季一天内的地表温度呈现出明显的波动特征,昼夜地表温度差异较大,白天平均温度为35.5℃,夜间平均温度为21.5℃,白天地表温度空间分布相比夜间具有更明显的空间异质性,且日内所有时刻均存在不同强度的城市热岛效应,热岛分布的变化表现出从聚集状态向离散状态再过渡至聚集状态的特征。(2)西安市人口分布呈单中心结构,73.6%的人口都分布在三环以内,且沿中轴线集中的现象显著,昼夜人口形成了“白天向心、夜间离心”的分布特征。(3)人口暴露的中、高与极高风险区主要呈散点式分布在城市中心区域,且86.6%的极高风险区位于三环以内,而无风险和低风险区主要集中连片分布在城市外围。(4)导致昼夜人口暴露风险...     

半干旱区典型工业城市热岛时空分布及演变特征——以包头市为例

基于2000 年、2008 年和2015 年landsat5 TM影像和Landsat8 OLI影像,以单窗算法反演地表温度,研究包头市区近15 a 的城市热岛时空分布及演变特征,并对下垫面土地利用/覆盖类型、 NDVI 与城市热岛的关系进行了定量分析。研究结论表明：包头城市热岛15 a 来呈逐步扩展趋势,且主要集中于裸地区、工矿区、商业和人口密集区三类区域,空间演变趋势与城市扩张格局呈现出高度的一致性;城市热岛效应强度增强,但2008-2015 年以来,市中心区高温区面积比重大大降低;下垫面土地利用/覆盖类型是影响城市热岛空间分布的重要因子,地表温度呈现出裸地>工矿用地>建设用地>城市绿地>农用地>水体的规律;地表温度与 NDVI 呈现显著的负相关关系,即植被指数越高,城市的地表温度越低。