城市景观格局与热岛效应研究进展

概述了城市景观格局和城市热岛效应及城市景观格局对城市热岛效应影响等领域的研究现状,探讨了城市景观格局对城市热岛效应的影响作用,并结合城市景观格局研究中的新领域——景观格局优化,提出了解决城市热岛问题的新思路,即通过优化景观格局来达到缓解甚至消除热岛效应。展望了城市景观格局和城市热岛效应研究领域存在的问题和面临的任务。     

基于Fragstats4的景观格局指数与地表温度的相关性——以石家庄市为例

以石家庄市城市景观为研究对象,选取1987年、2004年和2019年Landsat遥感影像数据,采用监督分类方法将研究区分为绿地、水体、不透水地表和未利用地四类景观,采用单窗算法和劈窗算法反演地表温度(LST)。从景观生态学角度出发,利用Fragstats4.2计算4种类型的景观格局指数,并对景观粒度和移动窗口的尺度选择进行探讨分析;利用ArcGIS空间分析方法和统计分析方法,分析4种类型的景观格局指数与LST的相关性。结果表明:1987—2019年绿地斑块类型面积(CA)、最大斑块面积指数(LPI)和聚集度指数(AI)逐渐下降,不透水地表CA、LPI和AI逐渐增加,随着城市化进程的加快,绿地面积逐渐减少和裂化,绿地景观优势在不断下降,不透水地表面积在逐渐增加和聚合,不透水地表景观优势在不断加强,逐渐形成优势景观。斑块百分比指数(PLAND)、LPI和AI与LST表现出一致的极显著相关关系,绿地和水体为负相关,不透水地表和未利用地为正相关;斑块破碎化指数(SPLIT)则相反,绿地和水体为正相关,不透水地表和未利用地为负相关。LST与PLAND和LPI的相关系数明显高于LST与AI和SPLIT的相关系数,说明一个优势景观对地表温度的影响效果明显大于几个比较分散或破碎的景观。     

气候变化对锡林河流域景观格局演变的影响

利用锡林浩特气象站1990—2013年的气象观测数据,得出锡林河流域地区气候在20世纪90年代为暖湿;21世纪10年代气候暖干化趋势明显。利用GIS技术和卫星遥感技术相结合的方法,分析锡林河流域景观类型的转移变化特征;采用景观格局指数分析的方法,得出锡林河流域除景观蔓延度指数减少外,其余景观格局指数均有所上升,表明区域整体景观趋于复杂、异质和不连续的斑块镶嵌特征。分析流域的气候变化对区域景观格局变化的影响,得出锡林河流域近二十多年来的气候变化与景观格局变化的规律基本吻合,气候暖干化导致锡林河流域景观格局破碎化,土地资源盐碱化,生态环境恶化。     

2000~2011年黄河上游地区景观格局变化研究——以青海省海南州为例

通过采用2000和2011年TM遥感影像资料,选用多种景观格局分析方法分别从景观格局变化特征、转化特征、破碎度及多样性特征等方面研究了海南州近11年地表景观格局变化。研究结果表明:(1)草地是整个海南州地区最主要的景观类型,2000~2011年耕地、林地、人工用地和未利用土地均增加,草地和水域面积均减少。近11年景观类型斑块总数增加1155个。各种景观类型在空间分布上差异性较大;(2)2000~2011年海南州景观转化总面积为2022.13km2,转化面积最多的是草地,最少的是人工用地。2000年向2011年所转化的各类型景观中,草地的贡献率最高;(3)从斑块类型和景观尺度分别来看,2000~2011年海南州景观受到的干扰程度和破碎化程度在增加,景观空间的异质性程度在增大,团聚程度降低,多样性和优势度也显著降低。     

近10年青藏高原景观的斑块特征分析

本文以青藏高原地区2000年的土地覆盖数据和1999~2007年的NDVI数据为基础,在ERDAS和GIS软件的支持下,计算得到青藏高原地区1999~2007年的景观分布图,利用景观格局分析软件FRAGSTATS3.3,计算得到青藏高原区域的景观格局与分布特征。对计算结果的分析表明:1999~2007年间青藏高原地区森林和草地的斑块数目在降低,但是森林面积在增加,而草地面积在减小;积雪的斑块数目和斑块面积都呈减少趋势;荒漠景观的面积在减少,但是其斑块数目增加,青藏高原的荒漠化面积得到控制;草地景观在研究区域内占绝对优势,森林景观有较高的连通性和大块聚集分布特征,荒漠、积雪和水体景观的分布的连通性和聚集性比较差;景观多样性指数呈逐渐增大趋势,区域景观类型增多或景观类型多样化增加。从青藏高原景观的斑块特征来看,最近10年高原地区的生态环境有变好的趋势。     

济源市太行山猕猴自然保护区气候资源分析

河南省济源市太行山猕猴自然保护区(以下简称保护区)是目前世界猕猴类群分布的最北界，其独特的气候和地理环境，使太行猕猴有了得天独厚的天然庇护场所和安全可靠的立足生息之地。因此，了解和掌握太行山猕猴自然保护区内的气候资源状况，对保护和研究我国野生猕猴遗传多样性和栖息地多样性具有极为重要的作用。     

六盘水野钟黑叶猴自然保护区气候分析

通过对自然保护区的实地考察，结合已有气候资料对保护区进行气候分析，全文分保护气候特点及其成因概述，气候条件、气候灾害三部分，从而揭示保护光、热水等主要气候要素具体数量的时空分布规律，为保护区合理利用的开发提供气候依据。     

北京城市高温遥感指标初探与时空格局分析

利用北京高温天气下的NOAA18/AVHRR卫星资料与气象台站资料,分析了日最高气温与遥感反演的城市地表温度的关系,初步确定了地表高温阈值并建立了高温遥感指标,并利用1989~2008年(缺2002年)6~9月NOAA/AVHRR资料开展了北京地区高温时空格局分析研究。指标初步研究表明:北京气温高温值为35、37、40°C对应的遥感地表高温值分别为44、47、52°C,可以较好地适用于北京平原地区;利用该阈值建立的地表高温强度指标(LSHI)对北京平原高温的监测与气象台站高温监测基本一致,而高温比例指数指标(LSHP)能有效反映出城市高温空间强弱和时间差异。北京遥感地表高温空间格局分析显示:夏季(6~8月)旬平均遥感地表温度≥44°C年出现概率不超过50%,广泛分布于城区和平原区;旬平均遥感地表温度≥47°C年出现概率不超过40%,集中于北京五环内;旬平均遥感地表温度≥52°C年出现概率不超过15%,集中于城区;6~9月高温出现的概率高值区一般都集中于五环内,其中旬平均遥感地表温度≥44°C、≥47°C、≥52°C的出现概率分别为80%~100%、60%~80%、10%~40%。     

道真县大沙河自然保护区气候特征及分析

大沙河自然保护区位于道真自治县北部边缘,以银杉著称,现属省级自然保护区。在实地考察的基础上,结合周边台站气象资料,对林区的气候资源和气候特点及其形成的地理环境、大气环流背景和太阳辐射状况进行了全面分析。结果表明：林区年日照时数、年日照百分率和年太阳总辐射是贵州省乃至全国的低值区之一,多云寡照是林区常有的天气特点;林区温差大,冬天凝冻时间长,积温虽低,但有效积温高;林区湿度大,雨量充沛,云雾缭绕是林区又一天气特点;林区年均风速0．6～3．8m／s,常年盛行偏东风,平均风速小,瞬间风速大,最大风力达30m／s以上,主要出现在雷暴天气和寒潮天气。总之,该区域具有明显的亚热带湿润季风气候特点。     

融合能见度预报的烟雨景观气象指数研究

利用2021年兰溪市国家站高精度气象资料和大气成分资料对烟雨景观天气进行定义和分析,建立大气能见度预报模型,结合降水强度构建了烟雨景观气象指数等级。结果表明,影响烟雨景观天气的主要因素是大气能见度和降水,其中大气能见度受气象因子和大气成分影响,相对湿度、风速、PM_2.5是影响大气能见度的主要因素,采用Bayesian Regularization算法的神经网络模型能较好地预测烟雨景观天气时的大气能见度。结合大气能见度和降水强度,将烟雨景观气象指数分为5级,分别为极易、较大可能、有可能、较小可能、不易。     

科尔沁沙地景观格局与土地利用分析

科尔沁沙地位于内蒙古东部的西辽河中下游,是中国最大的沙地。利用2004年的ETM遥感影像,结合野外调查,给出了该地区的土地景观格局现状图。同时通过对不同景观指数的计算,分析了研究区域的土地利用情况。结果表明,科尔沁沙地的景观格局主体由农田景观和沙地景观构成。湖盆低地景观破碎化程度较高。     

黄河流域气候水分盈亏时空格局分析

以中国气象局整编的1961~2001 年的气象资料为数据基础,采用联合国粮食及农业组织(FAO)1998 年推荐使用的Penmanmonteith模型,并以GIS技术为手段进行黄河流域气候水分盈亏的时空分布格局分析。结果表明：黄河流域干旱缺水是一种普遍现象,气候水分盈亏量在空间上总的变化规律表现为自南向北、自东向西气候水分亏缺量呈逐渐增大趋势,大部分地区全年气候水分亏缺量介于200~600 mm之间;就季节分布而言,水分亏缺的主要时期在春季和初夏,亏缺量一般在180~300 mm之间;就典型站点气候水分盈亏量逐月变化而言,存在着区域差异。研究结果和结论对区域充分发挥水分利用效率、发展高效节水农业具有重要意义。     

伊洛河流域土地利用/覆被变化格局分析

科学认识流域土地利用变化及其特征可以为流域水文变化、水环境变化、气候变化等研究提供基础。以1970—2010年伊洛河流域5期遥感影像数据为基础,利用GIS信息技术与空间分析技术,得到不同时期伊洛河流域土地利用/覆被特征,选取土地利用变化率指数、土地利用综合指数和土地利用动态度模型3个指标,分析了近40a来研究区的土地利用/覆被变化特征。结果表明,伊洛河流域土地利用以耕地为主,其次为林地。研究区土地利用处于发展期且土地利用变化处于快速变化水平,随着城镇化面积的逐年增加,流域耕地面积从1990年以后逐年减少,城镇工矿居民用地不断增加,其他如林地、草地和未利用面积变化基本保持不变。从不同的发展阶段来看,1970—1990年间,土地利用/覆被变化不太显著;1990—2000年流域土地利用变化以城镇工矿居民用地增加为主要特征;2000—2005年流域土地利用变化以耕地减少为主要特征;2005—2010年土地利用变化程度较2000—2005年有减缓趋势,但仍然呈现耕地减少、城镇工矿居民用地增加的特征。从不同的高程带来看,洼地和丘陵地带土地变化较剧烈,变化的主要特征为耕地减少、城镇工矿居民用地增加,而中山和高山地带,因为人类活动影响较小,土地利用情况变化很小。     

基于ECHAM5模式预估2050年前中国旱涝格局趋势

 利用ECHAM5/MPI-OM气候模式输出的2001-2050年逐月降水量资料,考虑IPCC采用的3种排放情景（A2：温室气体高排放情景;A1B:温室气体中排放情景;B1：温室气体低排放情景）,计算其标准化降水指数,分析了中国2050年前3种排放情景下的旱涝格局。结果表明：3种情景下旱涝趋势空间分布不同,其中A2情景下旱涝格局同1961-2000年观测到的旱涝格局相似,均存在一条由东北向西南的干旱带;而A1B和B1情景下旱涝格局则发生了很大的变化,尤其B1情景下出现了"北涝南旱"的格局。未来50 a干旱面积在A2情景下呈略增加趋势;A1B和B1情景下为减少趋势。3种情景下干旱频率的空间分布也各不相同。     

景观植被生态系统水平衡模拟与分析

景观或区域的水平衡状况是全球变化的重要指标。本研究建立了一个空间显式景观过程模型,模拟了长白山自然保护区的水循环过程,并对水分收入、支出和平衡的总体状况、季节动态和空间分布格局进行了分析。整个保护区单位面积上水分盈余0.225±0.255 m.a-1,总计盈余4.379×108m3.a-1,但空间变异相当大。阔叶红松林的水分有略微亏缺,其他类型植被生态系统每年均有不同程度的水分盈余。从总面积上看,云冷杉林每年的水分盈余最多(可达1.696×108m3.a-1),占整个保护区的40.56%。整个保护区6月水分亏缺最严重,7~8月水分盈余最多,3~4月盈余较多。阔叶红松林除3月外,其他各月的水分亏缺均最多或次多,其中7~8月的水分盈余最少。降水量对水分收入、水分支出和水平衡季节动态的影响均最大。总的来说,年水分盈余的空间分布随海拔升高呈明显增加的趋势。气象因子均对水平衡的空间分布有极显著影响,气温和总辐射较高的地带,水分盈余较少,甚至出现水分亏缺;而降水量、相对湿度和风速较高的地带,水分盈余也较多。水分收入与叶面积指数(LAI)呈极显著负相关关系;而水分支出与LAI呈极显著正相关关系,主要受蒸腾量的影响。     

天山天池雾凇景观旅游气象等级指数分析

利用天池气象站1981—2018年的雾凇天气现象资料分析天山天池的雾凇特征。用2004—2018年雾凇天气现象出现时的逐小时气温、温度露点差、相对湿度、风等数据,分析雾凇与气象要素的关系。结果表明：天山天池年平均雾凇27.8 d,冬季最多,春季次之;每年11月—翌年3月是雾凇的多发时段,其中3月最多;雾凇出现的开始时间多在夜间,结束时间多在12—17时。年雾凇日数以9.8 d/10 a的速率呈波动减少趋势,冬季减少速率为4.4 d/10 a。天山天池出现雾凇最有利的气象条件是,气温在-4～-10℃,温度露点差≤2.0℃,相对湿度>90%,风速≤3.0 m/s。选取气温、温度露点差、相对湿度、2 min平均风速、雾等对雾凇形成影响较大的气象因子,建立天山天池雾凇气象等级指数并进行典型年份检验,该指数可以作为旅游气象服务业务的一项参考指标。     

2001—2010年青藏高原干湿格局及其影响因素分析

基于RFE2.0模型和Penman-Monteith模型,采用潜在蒸散降水比分析了2001—2010年青藏高原生长季(5—9月)干湿气候的时空变化格局,并对其影响因素进行了探讨。结果表明:(1)干旱和半干旱区占整个青藏高原区域的67%,主要集中在高原中部及中部以北;(2)2001—2010年有25%的区域在逐渐变干,北部干旱程度总体上在逐渐减轻,南部及东南部有变干倾向;(3)降水是导致高原区域干湿气候空间格局差异的主要因素,高原干湿气候对潜在蒸散变化的敏感性最强。     

1991~2010年中国小时暴雨时空变化格局及其与城镇化因子的空间相关分析

采用1991~2010 年小时降水数据对中国小时暴雨雨量和雨时进行研究。结果表明,在时间上,1991~2010年中国小时暴雨雨量和雨时的年累计值在波动中呈明显增加趋势。在空间上,小时暴雨雨量和雨时的高值区主要集中在中国黑龙江漠河—云南腾冲一线的东部地区,该界线以西则是低值地区,其中小时暴雨变化最为显著地区主要集中在中国东南沿海地区和西北内陆地区。中国白昼和夜晚的小时暴雨雨量和雨时在空间分布上也有类似的规律。在日变化的时间尺度上,小时暴雨雨量和雨时呈现出双峰现象,最高值均出现在17：00（北京时间,下同）,而最低值出现在12：00。同时选择表征城镇化发展水平的夜晚灯光指数、黑炭气溶胶、低能见度日数和细颗粒物（PM2.5）浓度4 个因子,分别与小时暴雨雨量和雨时做空间相关分析。在全国平均水平上,4 个空间相关系数均在波动中呈明显增加趋势;而在中国气候变化区划一级分区上,空间相关系数均呈增加趋势,且增加趋势最为明显的是II 分区和III 分区。     

一次热带低压引发的三亚市大暴雨的成因分析

利用MICAPS3.0分析资料、多普勒天气雷达、红外云图和海南省乡镇自动站资料对2008年10月12日08时～15日08时海南岛出现的大范围大暴雨过程进行分析。结果表明:大尺度天气环流(冷空气、热带低压、低空急流等)对此次大暴雨降水过程,提供了有利的天气背景条件,物理量场(相对湿度、涡度、散度等)是造成强降水云团的发展、加强及维持的直接原因。     

近55年来中国10大水文区域干旱化分析

根据1951—2005年我国629个气象观测站逐月降水资料,采用Z指数方法,对我国10大水文区的干旱变化特征进行了研究。研究表明,近55年来,海河流域、辽河流域、松花江流域、淮河流域和黄河流域干旱范围趋于扩大,其中松花江流域、淮河流域、海河流域扩大的趋势更明显,西北诸河流域的干旱范围明显缩小,而长江流域、珠江流域、西南诸河区以及东南诸河干旱范围没有明显的变化趋势,各流域都有明显的阶段变化特征。淮河流域、海河流域和辽河流域干旱范围变化的年际间振幅较大,西南诸河流域和长江流域的年际间振幅较小。松花江流域、辽河流域、海河流域和淮河流域20世纪90年代开始干旱范围扩大迅速,进入21世纪后又都有明显的下降趋势。从线性变化趋势、阶段变化特征分析,预计到21世纪初期海河流域、辽河流域、松花江流域、淮河流域、西北诸河流域和黄河流域干旱范围趋于缩小,降水可能增多,东南诸河和珠江流域干旱范围趋于扩大,降水可能减少,长江流域和西南诸河流域变化不明显。