中国城市群热岛效应时空演变及其影响因素分析

基于长期不透水面和MODIS地表温度数据,分析2000—2015年中国城市群扩张及热岛效应时空演变,进而综合采用冗余分析(RDA)、线性回归分析和变异分配分析(VPA)等方法,揭示城市群城市热岛效应的驱动机制。结果表明：城市群内建成区面积快速扩张,不透水面比例从2000年2.08%增长到2015年5.33%,且主要集中于珠江三角洲等沿海城市群;2000—2015年,夏季热岛分布较广,且白天强度高于夜晚。东部以及大部分北部城市群如哈长城市群等,降温强度较大,但其夜晚热岛效应在不同程度增强。冬季夜晚比白天热岛分布广、强度高,北方、西北、东部等地区夜晚热岛效应也在增强;自然环境因素显著影响城市群热岛强度,降水对夏季夜晚热岛强度起显著负贡献(22%),纬度越高,冬季夜晚热岛强度也越高。人为因素显著影响夜晚热岛分布和城市群内热岛强度的平衡,城市植被覆盖显著减少夜晚城市群内热岛分布,灯光强度对夏季夜晚热岛强度起显著负贡献(24%),对热岛比例起显著正贡献(27%),人口密度对夏季夜晚热岛强度起显著负贡献(31%);自然环境因素对热岛强度的贡献占主导,而人为干扰因素对热岛比例的贡献占主导。     

珠江三角洲城市热岛空间分布及热岛强度研究

进入21世纪,我国珠江三角洲地区城市化规模越来越大,研究该地区的热岛效应具有重要的现实意义。研究区21世纪初自动气象站点运行趋于稳定,数据质量好,为城市气候研究提供了数据基础。利用2000—2003年的珠江三角洲城市群自动气象站温度数据进行空间分析,统计热岛和冷岛出现的频率,总结空间分布规律,并对照土地利用类型图分析热岛区域与地表覆被的对应关系。计算每月热岛强度值,通过热岛的月际变化曲线,总结热岛的年变化规律以及昼夜差异。研究结果表明,研究区城市热岛呈现"六区两带"的空间分布格局;全年中夏季白天的热岛强度最大,并且夏季的热岛强度出现昼强夜弱的现象。     

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。     

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。     

尺度重组视角下粤港澳大湾区同城化地区跨界治理机制研究

在经济全球化竞争下,尺度重组已成为中国调控空间发展的重要跨界治理手段,以实现吸引资本流动、培育区域经济发展动能的目的。同城化地区作为一种城市区域尺度,其跨界治理机制逐渐成为区域一体化的重要议题。文章以国内同城化进程相对成熟的广佛同城为例,从尺度重组的视角探讨其跨界治理演变,研究发现广佛同城化进程经历了两个阶段的尺度重组：从“行政区”尺度到以广佛高质量发展融合试验区为代表的“功能区”尺度。新阶段治理机制在治理主体上增加了功能平台管委会和市场主体,强化以功能区为引导、以全周期为理念的规划建设运营机制,在激励机制上转向政策争取与制度红利共享,可视为广佛原有治理机制的经验保留和渐进式改革。广佛为适应不同阶段发展运用尺度重组策略推进治理创新的探索,能为粤港澳大湾区乃至全国其他都市圈同城化地区跨界治理提供参考。     

尺度重组视角下粤港澳大湾区同城化地区跨界治理机制研究——以广佛同城为例

在经济全球化竞争下,尺度重组已成为中国调控空间发展的重要跨界治理手段,以实现吸引资本流动、培育区域经济发展动能的目的。同城化地区作为一种城市区域尺度,其跨界治理机制逐渐成为区域一体化的重要议题。文章以国内同城化进程相对成熟的广佛同城为例,从尺度重组的视角探讨其跨界治理演变,研究发现广佛同城化进程经历了两个阶段的尺度重组:从"行政区"尺度到以广佛高质量发展融合试验区为代表的"功能区"尺度。新阶段治理机制在治理主体上增加了功能平台管委会和市场主体,强化以功能区为引导、以全周期为理念的规划建设运营机制,在激励机制上转向政策争取与制度红利共享,可视为广佛原有治理机制的经验保留和渐进式改革。广佛为适应不同阶段发展运用尺度重组策略推进治理创新的探索,能为粤港澳大湾区乃至全国其他都市圈同城化地区跨界治理提供参考。     

珠三角地区地表温度与土地利用类型关系

随着城市化进程的加快,城市气候与环境问题日益显现,尤以城市热岛效应最为突出。通过监督分类方法对TM遥感影像进行了土地利用分类,并运用TM热红外波段线性拟合模型进行近地表气温反演,分析城市热岛的空间分布及地域性差异,以及与土地利用类型的关系。结果表明:珠三角地区近地表气温与土地利用类型紧密相关,城市建设区形成高温中心,是热岛的主要贡献因子,植被和水体则有明显的冷岛效应;研究区热岛具有区域性集中与分散分布的特点,且以区域性热岛为中心向周边扩展;分析热岛强度剖面线发现,由于地形、植被覆盖度等因素影响,研究区热岛强度的南北差异较大,而东西差异较小;热岛分布与土地利用类型分布格局较为一致,但也有分布不一致性的区域,表现为城市热岛向非城市建设用地扩展。     

云南高原楚雄市SO2浓度变化与热岛效应的关系研究

选取2001～2006年楚雄市及其郊区的气象资料,采用对比分析法对楚雄市的热岛效应情况进行了分析,得出楚雄市冬季热岛强度的日变化幅度较大,夏季热岛强度的13变化幅度较小,总的变化趋势是：夜间02时达到最大,以后温差逐渐减小,到下午14时达到最小,之后热岛强度又逐渐增强。在月际变化中楚雄市的热岛强度以2、3、4月份最强,以6、7、8月份最弱,这与中国北京、上海等部分大城市的热岛效应强度变化有显著差异。采用相关分析法对楚雄市SO2浓度变化与热岛效应强度变化之间的关系进行分析,得出楚雄市SO2浓度变化与热岛效应强度变化之间存在着线性正相关关系,其相关系数达0．626。     

河谷地形下兰州市城市热岛效应的时空演变研究

基于1999年和2010年的Landsat ETM+和TM影像,以单窗算法反演了兰州市地表温度,研究兰州市最近10 a的城市热岛时空分布以及演变特征。研究结果表明:兰州市城市热岛的空间分布与延展与城市建城区的扩展相一致,热岛范围不断扩大,次中温和中温区大面积减少,相应的次高温和高温区大面积增加,热岛强度明显增强;除了城市下垫面覆盖类型,黄河低温带亦逐渐成为影响城市热岛分布的重要因子。各土地利用类型的平均温度均有所升高,建设用地和未利用地温度最高,对热岛效应贡献最大,是城市热岛的主要贡献因子,绿地和水体能够很好的缓解热岛效应。地表温度和信息指数NDVI、MNDWI、NDBI、NDBaI在兰州市河谷空间格局上显著相关,存在很好的对应关系。     

基于遥感的银川市建成区城市扩展及其热环境变化分析

为研究银川市城市建成区扩展对热环境的影响,基于1989、1999、2010年和2017年Landsat系列遥感数据,采用建筑用地指数(IBI)提取4个年份的城市建成区信息,获取了城市形态演化指标,利用热红外波段反演不同年份的地表温度;在此基础上,分析了城市扩展和热环境变化的时空演变特征,探讨了城市扩展和热环境之间的响应关系。结果表明:(1)1989—2017年银川市城市建成区扩展面积达506.13 km2,各时期的扩展速度和扩展强度差异明显,城市扩展具有"缓慢—快速—稳步"的阶段性特征,城市空间形态趋于紧凑化,向着稳定状态发展,城市整体向东部和北部扩展,重心整体向东北方向迁移约5.54 km。(2)热岛范围随着城市扩展不断扩大,较高温区域所占热岛比例呈先减小后增加的趋势,高温和特高温占比表现出先增加后减小的特征,热岛强度逐渐向较高温区转移,城市热岛效应得到缓解;热岛空间分布显示,热岛逐渐由兴庆区老城区蔓延至贺兰县和西夏区,且兴庆区热岛逐渐演化为相互独立的小次级热岛,强度有所降低;28 a间银川市城市热岛比例指数(URI)表现出先上升后下降的特征,整体呈上升趋势。(3)热岛区域在空间分布...     

楚雄市城市气候特征分析——兼谈中国主要城市热岛强度对比分析

利用云南省楚雄市气象观测站1959~2000年资料与其郊区南华气象观测站资料进行比较, 并用小波分析等方法,通过与北京、上海等大城市热岛强度进行对比分析,找出了我国不同城市热岛强度分布特征,发现楚雄市热岛强度的年变化和日变化规律。结果表明,进入20世纪80年代以来,楚雄市热岛效应日趋明显,呈明显的季节性,其变化规律与北京、上海等大城市既有相似之处也有不同之处,不同区域背景对城市热岛效应有一定影响。随着楚雄城市的发展,城区的绝对湿度和相对湿度逐渐减少,“干岛效应”呈增强的趋势。     

上海城市热岛与热浪协同作用及其影响因子

在全球变暖的背景下,热浪变得更加频繁。城市地区由于城市热岛效应在热浪事件中承受更大的风险。然而城市热岛与热浪之间的相互作用还少有研究。利用2016-2017年两个夏季（6-8月）上海城、郊气象站逐时气温、风速、相对湿度资料、城区徐家汇和郊区奉贤涡动相关通量观测资料对比分析了热浪和非热浪期间城市热岛强度的差异,并利用一个平流扩散解析模型揭示了城市热岛与热浪相互作用的物理机制。结果表明,热浪期间的城市热岛强度相比非热浪期间明显增强,且白天增强大于夜间,显示出城市热岛与热浪之间的协同效应。热浪期间城、郊相对湿度比值相对非热浪期间明显减小,表明热浪期间城区地表相对郊区变得更干,从而抑制了蒸发作用,加剧了城市热岛强度;平均风速也明显减小,平流降温效应减弱,对城市热岛强度起正反馈效应。热浪期间城区净辐射通量的增加大于郊区,使城区获得更大地表辐射输入;由于城区更少的植被覆盖和更多的不透水下垫面,热浪期间城区潜热通量略有降低,而郊区明显增加;城区感热通量增幅则大于郊区,这种感热和潜热通量分配的改变也加剧了城市热岛强度。本研究对城市如何应对加剧的热风险具有重要的科学指示意义。     

东莞市城市热环境时空变化及其驱动机制

东莞市处于快速城市化进程中,基于19902005年Landsat TM/ETM＋反演地表温度,对地表温度数据进行归一化处理,分析东莞市热环境格局的时空变化特征,并引入建筑密度和交通干道对区域热环境格局的形成机制进行分析。研究表明：东莞市在近15年间城市热环境格局发生重大变化,随着城市建设用地的扩张,热岛由起初的分散点状...     

南京市热岛效应变化时空特征及其与土地利用变化的关系

利用遥感数据和气象统计数据分析自1985年以来南京市热岛效应变化的时空特征及其与土地利用变化的关系。结果表明:自1985年以来,南京市热岛效应强度和范围在增长。南京市的年均温逐年上升,与郊区六合县的温差呈上升趋势;南京市建成区内4级热岛效应面积增加了107.88km²。热岛效应增长在空间上存在差异,大厂>雨花台>市辖区>栖霞>浦口>江宁。南京市土地利用变化的结果使得热岛效应空间分布更广泛,城镇居民点及工矿用地利用强度变化最大的地方即城市热岛效应增加最多的地方,两者在空间上具有很好的吻合;而和城镇居民点及工矿用地的扩展规模没有很好的空间相关性。     

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.     

A historical review and assessment of urban heat island research in Singapore

This historical review of 20 studies since the 1960s examines the influence of urban development on the thermal environment in Singapore, a fast growing tropical island city‐state. Past observations are critically assessed with regard to experimental controls and station metadata. Given the availability of historical climate and developmental data spanning almost 50 years, changes in urban heat island (UHI) intensity and spatial coverage can be traced temporally. Rapid urban expansion in Singapore is clearly reflected in spatially and temporally changing air and surface temperature patterns. The nocturnal canopy‐layer UHI intensity – measured as the difference between the commercial urban core and undeveloped areas close to primary or secondary rainforests for example – doubled in magnitude between 1965 and 2004. At the same time, the spatial extent of the nocturnal UHI has also expanded with the development of new housing and industrial districts. The influence of the growing city is also reflected in surface temperature. Two satellite images dated 13 years apart demonstrate the encroachment of areas with high surface temperatures into previously cooler areas during daytime corresponding with new public housing estates and low‐rise residential areas or facilities being built. The results from our study contribute to the growing body of tropical heat island research. They provide baseline data for future research and urban development in the Singapore context and, more generally, offer important cues for urban planners to make tropical cities more sustainable.     

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。     

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.