NUMERICAL INVESTIGATION INTO THE INFLUENCE OF GEOMETRY AND CONSTRUCTION MATERIALS ON URBAN STREET CLIMATE

A numerical model is developed for simulating the nocturnal cooling of the ground and walls in typical urban canyons. The model is capable of dealing with homogeneous as well as inhomogeneous (layered) soil and wall substrates. Experiments carried out with the model show that the difference in the thermal properties of urban asphalt and concrete pavements and the rural dry soil substrate could create urban/rural surface temperature differences of up to 4–5K. In narrow cross-section canyons, the influence of geometry on the street microclimate increases and becomes dominant for aspect ratios exceeding 2. The external surfaces of insulated canyon walls cool drastically overnight and therefore induce lower heat island intensities than conventional wall constructions. Some findings of the numerical investigations are corroborated with available nocturnal cooling field observations.     

基于遥感的城市热岛效应研究

热红外遥感和气候学的交叉融合为城市热岛效应提供了新的研究方法。从城市热岛的空间分布与土地利用类型、植被覆盖关系、人为热关系以及城市热岛效应演变4方面分析热红外遥感在城市热岛研究中的应用现状;探讨目前存在的两个主要问题:城市地物真实温度难以获取,遥感和气候模型结合不密切;提出遥感和气候模型结合以及多平台、多尺度、多角度遥感的综合应用等是城市热岛效应遥感研究的发展趋势。     

上海市高层建筑的城市热力景观效应研究

以上海市外环线以内为研究区域,运用遥感与地理信息系统技术,建立高层建筑热力景观效应研究的指标体系,分析上海市高层建筑的高度、数量、密度、空间布局形态等对城市亮温的影响,发现高层建筑高度与亮温呈负相关,高度越高,周围的亮温越低;高层建筑集中分布的区域,一般属于亮温的中低温分布区;而高层建筑的数量或密度对热场的影响不大。可见,高层建筑合理布局将有利于减弱城市热场效应。     

改进的热惯量模式及遥感土壤水分

本文提出一个考虑地表显热通量及潜热通量的热惯量模式。模式利用了地面定标的方法并充分利用了热象图的空间分布信息,因而较大幅度地提高了估算土壤水分含量的精度。     

南京市热场分布特征及其与土地利用/覆被关系研究

文章采用Landsat ETM⁺热红外波段反演LST,分析南京市热场分布规律,构建了土地覆被指数LCI定量表示热场分布特征与土地利用/覆被的关系。结果表明:南京市存在三个连续分布且范围较广的热岛中心,主要分布在工业区;建成区平均温度比郊区高0.972℃;土地利用/类型的空间格局总体上决定了城市热场的空间分布,下垫面介质的热特征和生物学特征差异是地表温度不同的根本原因,工业热源是南京市热岛形成的重要因素;LCI可以和城市气候模型、水文模型结合起来运用,为城市热岛提供一种新分析方法。对某一特定区域而言,随着城市化水平的提高,单位面积内LCI值逐渐减小。     

浅论广州城市景观生态的持续发展

分析广州市的城市景观存在城市建筑群急剧膨胀、城市道路增长迅速,而耕地、水面与绿化面积出现不断减少的劣势,指出这种景观退化带来的城市气候劣变、城市大气恶化以及城市洪水灾害的加剧等的环境变化是广州市持续发展的主要障碍,提出了保持广州城市环境景观持续发展的政策策略和生态措施。     

城市土地利用/覆盖变化与热环境生态调控研究进展与展望

城市土地利用/覆盖变化(LUCC)与热环境生态调控是城市生态学和城市气候适应性关注的热点问题。在提出城市LUCC/空间结构与生态服务热调节功能连接的重要性的基础上,综述了城市土地利用变化、城市绿色基础设施在热岛减缓和气候适应性发挥的作用,评述了观测实验、定量遥感和过程模型方面以及热调控的进展情况。基于此认为,局地或区域尺度城市高精度结构组分高精度遥感探测方法、城市高精度下垫面多尺度(功能区/覆盖组分/构造或材质等)对局地气温和辐射能量平衡影响机理和定量贡献识别、城市生态系统热调节功能的城市地表结构组分调控阈值确定、以及区域或全球尺度城市土地利用/覆盖变化影响的生物地球物理机制定量化认知等,是未来重要的发展方向。     

面向对象的高分辨率影像城市建筑物提取

依据高分辨率遥感影像的特点,采用面向对象方法提出"自下而上"的多尺度分割方法,即按照由小尺度分割至大尺度分割的顺序,并结合掩膜操作对山东师范大学IKONOS影像进行了建筑物提取试验。结果表明,该方法较传统的"自上而下"的尺度分割方法精度有显著改善,其分类结果形状较为规整,更接近实际地物。     

基于CBERS-02 IRMSS和MODIS数据的地表温度反演与热环境评价

应用中巴资源卫星热红外遥感数据(CBERS-02 IRMSS)和普适性单通道算法反演福州市的地表温度.反演过程中使用同时相的MODIS数据在像元尺度上获取的大气水汽含量替换标准大气模拟值,参考气候资源评价中人体舒适度指数模型,建立基于地温的热环境评价模型,并对福州城市热环境进行评级.结果表明:中巴资源卫星热红外数据对城市热岛和热环境研究具有重要的应用价值,多源遥感数据的结合可以提高地表温度的反演精度,而基于遥感反演参数的热环境指数评价方法能够较好地描述城市热环境的空间特征.     

七十年代以来美国土地调查遙感应用的发展

第二次世界大战以后,美国的土地利用研究把大量注意力放在城市化及共对土地利用的影响上,许多部门忙于编制土地利用现状图,以便为城市的扩展进行有效的规划,用全色中比例尺航片进行土地利用制图,则是人们公认的收集土地利用信息的合适方法。     

天津市夜间城市热岛的数值模拟

本文基于Myrap等人的工作,提出了一个能量平衡模式,并用实测的天津市夜间近地面温度场对模式进行了验证.应用这个模式,可给出天津市近地面热岛的适当预报,同时,可对天津市夜间城市热岛中各能量通量的空间变化进行讨论.     

基于遥感的区域热环境分析

为研究城市及其周边区域大范围热环境变化,以秦岭山脉南坡和北坡为例,采用遥感数据反演地表温度、植被指数和地表通量,不仅从传统地表温度参数理解区域热环境问题,还着重分析了秦岭两侧地表通量空间分布格局.研究表明,秦岭山脉南坡与北坡气候、地形和地表覆被状况的差异导致地表温度和热通量等热环境均存在显著差异.北坡的西安和咸阳市平均地表温度比其他行政区显著偏高,而在南坡植被覆盖较好的周至县境内,地表温度平均值则显著下降;裸地和居民地的地表温度平均值较高,而潜热通量和蒸散发平均值则较低.遥感估算区域热通量和蒸散发信息与地表温度同样是区域热环境研究中不可忽视的重要表征变量之一,而大范围区域热环境变化对于研究城市热岛效应的形成机制具有重要推动作用.     

天津市单次极端低温过程中城市热岛对建筑负荷的影响

基于自动气象站实测资料,通过模拟天津市办公建筑逐时供暖负荷,重点分析了极端低温过程中城市热岛对建筑小时供暖负荷的影响,以期为精细化供暖调控和节能设计提供参考。结果表明：2009—2017年城市和乡村办公建筑供暖负荷均呈减少趋势,城市供暖负荷较乡村平均每年减少7.46%。城市热岛强度(Urban heat island intensity, UHII)每上升1℃,城市办公建筑年供暖负荷较乡村减少2.19 kWh/m²,即热岛强度的增加使城市办公建筑供暖需求有所减少,有利于城市建筑的供暖节能。以2016年1月21~25日典型极端低温过程为例,研究发现,低温过程中城乡小时供暖负荷明显增加,较低温前和低温后增加约10%~20%。受大尺度天气过程影响,低温过程中城乡气温差异变小,UHII减弱。低温前和低温后城市供暖负荷较乡村减少约6%~8%,而低温过程中城市较乡村仅减少约3%;另外,在低温过程中,北京时间07:00~19:00的高负荷时段城乡供暖负荷差异不明显,这些结果表明低温过程中城市热岛对办公建筑供暖负荷的影响不大。     

基于遥感数据的苏州市热岛效应时空变化特征分析

城市化对于城市环境的一个重要影响是热岛效应.为了研究苏州市20多年来城市化进程对热岛效应的影响,采用遥感与GIS相结合的方法来定量的分析城市热环境的时空变化.根据1986和2004年两个时相的Landsat TM影像提取了研究区的土地覆盖以及亮温信息,在此基础上通过统计分析和GIS的缓冲区分析对这18a来苏州地区的热岛时空变化及其与土地覆盖变化的关系进行了深入研究.分析结果表明,城市热岛与城区的空间分布之间存在明显的一致性.     

URBAN HEAT ISLAND AND URBAN HEALTH: EARLY AMERICAN PERSPECTIVES*

The nature and sources of early American understanding of an important form of human-induced climatic change, the urban heat island effect, are considered. Recognition and explanation of the phenomenon occured both earlier and more widely than is usually supposed. Interest stemmed not only from concerns that remain significant today, but from others that have been discarded, notably anticontagionist theories of the causation of disease.     

遥感技术在中国城市环境监测中的应用研究进展

城市的飞速发展带来了一系列环境问题。遥感以其快速、准确和实时地获取资源环境状况及其变化数据的优越性，成为城市环境监测的主要手段。对中国遥感在城市中的应用进行系统总结，主要包括：城市绿地、城市水体、城市大气遥感、城市热岛效应、城市垃圾堆放和城市土地利用变化监测，及在城市交通、灾害预警等方面的应用。遥感在城市环境监测中的应用，应在3S的基础上，形成系统的技术方法和规范，并加快城市环境遥感监测的指标体系和国家环境信息系统建设。     

城市地表热通量遥感反演及与下垫面关系分析

选择日本埼玉县熊谷市为研究区,应用ASTER热红外遥感图像,采用PCACA模型以及理论定位算法,对城市地表热通量的相关参数进行反演,进而分析城市下垫面不同土地覆盖类型对地表热通量以及能量平衡的影响.结果表明,PCACA模型应用于城市区域地表通量估算是可行的.这种算法可以大大减少在下垫面结构复杂的城市区域进行地表热通量估算时所需的参数,并有效降低研究结果的不确定性.研究发现,城乡不同下垫面地表覆盖类型对地表热通量的影响差异显著.不同地表下垫面类型的波文比由大到小顺序依次为:工业用地＞住宅用地＞交通用地＞公共设施用地＞旱田＞公共绿地＞水域.在相同的外部气象条件下,与城市周边的植被覆盖区相比,城市人工建筑用地具有较高的显热通量,较低的潜热通量,以及较高的波文比.由于城市地表显热通量和波文比明显高于周边植被覆盖地表,导致城市地表向低层大气供热的增加,这是城市热岛效应形成的重要机制之一.     

中国城市扩展对气温观测的影响及其高估程度(英文)

Since the implementation of the reform and opening up policy in China in the late 1970s, some meteorological stations ’entered’ cities passively due to urban expansion. Changes in the surface and built environment around the stations have influenced observations of air temperature. When the observational data from urban stations are applied in the interpolation of national or regional scale air temperature dataset, they could lead to overestimation of regional air temperature and inaccurate assessment of warming. In this study, the underlying surface surrounding 756 meteorological stations across China was identified based on remote sensing images over a number of time intervals to distinguish the rural stations that ’entered’ into cities. Then, after removing the observational data from these stations which have been influenced by urban expansion, a dataset of background air temperatures was generated by interpolating the observational data from the remaining rural stations. The mean urban heat island effect intensity since 1970 was estimated by comparing the original observational records from urban stations with the background air temperature interpolated. The result shows that urban heat island effect does occur due to urban expansion, with a higher intensity in winter than in other seasons. Then the overestimation of regional air temperature is evaluated by comparing the two kinds of grid datasets of air temperature which are respectively interpolated by all stations’ and rural stations’ observational data. Spatially, the overestimation is relatively higher in eastern China than in the central part of China; however, both areas exhibit a much higher effect than is observed in western China. We concluded that in the last 40 years the mean temperature in China increased by about 1.58℃, of which about 0.01℃ was attributed to urban expansion, with a contribution of up to 0.09℃ in the core areas from the overestimation of air temperature.     

上海市人类活动对热环境的影响

随着城市规模不断扩张, 由城市热岛现象而导致的热环境问题不断凸现。城市热环境 的时空变化, 是下垫面改变、人为热释放和环境污染等人类活动因素相互交织作用的结果。 由于城市热环境影响因子的复杂性, 传统观测手段和统计方法在获取数据和分析人类活动对 热环境响应机制方面存在着局限性。而卫星遥感和GIS 技术为人类活动对城市热环境的影响 分析提供了技术支撑。选用Landsat ETM+ 影像, 以上海市外环内区域为研究靶区, 在探讨热 环境的空间格局基础上, 运用空间主成分分析方法替代传统的多准则判断(MCE) 方法, 分析 了人类活动对城市热环境的影响特征。结果发现, 对于上海主城区而言, 城市建筑与人口密 度、工业区布局、下垫面类型以及城市景观多样性四个因子是影响城市热环境空间格局的主 导因子; 四个因子的线性模型, 较好地模拟了热环境的空间变化, 定量揭示了上海城市人类活动对热环境的影响机制。