基于Landsat TM/ETM+遥感数据的福州热环境研究

以福建省福州市为研究区,使用1994年5月12日Landsat TM、2002年3月7日LandsatETM+和2009年3月10日Landsat TM数据,采用普适性单通道算法对研究区进行地表温度反演算,反演得出福州地面温度的分布情况,并根据研究结果对福州市热环境空间分布格局及动态演变过程进行监测分析.研究结果表明:福州市存在明显的城市热岛现象,不同时相遥感数据反演得到的福州市地表温度的空间分布趋势基本一致;城区地表温度明显高于郊区,水体温度最低.1994年福州市热岛中心分布范围较小;1994—2002年间福州市高温区域明显增加,主要分布在城区建筑物比较密集的区域和裸地区域;2002—2009年间高温区增加得比较缓慢,同1994年和2002年相比,2009年城区范围内大面积高温区减少且分布比较破碎.     

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。     

近20年来昆明市城市化进程对城市热岛效应的影响研究

近年来,城市化对城市气温影响是气候变暖研究中备受关注的问题之一。利用1987~2006年昆明及周围3个站点的气象数据分析城区和周围站点的气温变化差异,给出城市和郊区在不同年份、不同季节城市化影响下的气温变化趋势。研究发现:近20年来,城区年平均温度为15.7℃,郊区为14.9℃,受城市化的影响,昆明市城区热岛效应一直呈现增幅的趋势,其中在冬季热岛强度最大且增幅为0.399℃/10 a,而热岛强度最小的是夏季,UHI最高气温增幅为0.29℃/10 a,UHI最低气温增幅为0.56℃/10 a。在此基础上结合昆明城区的城市发展资料,运用熵值法、主成分分析方法探讨了城市发展对年热岛强度的影响,结果表明在不同时段影响因素不同,1987~1994年主要因素是建成区面积和人均GDP,而1995~2006年则是人均GDP和城镇人口。     

乌鲁木齐市城区和郊区气温分布及廓线特征

利用乌鲁木齐市5座100 m气象塔10层气温观测资料,通过统计方法详细分析了乌鲁木齐市城区和郊区近地层不同高度气温季节变化和日变化特征。研究表明：乌鲁木齐市四季均存在逆温,北郊逆温最明显。近地层100 m内主城区气温日较差较小,约为3.5～5.5 ℃;郊区气温日较差较大,约为4.2～7.0 ℃。夏季郊区气温高于城区,冬季北郊气温最低、南郊最高;白天大气基本上为超绝热不稳定状态,夜间城区气温高于郊区。春、秋季,白天城区和郊区温差小、夜间大,且愈近地面温差愈大;春季城区与南郊温差可达2.4 ℃、秋季可达3 ℃。城区和郊区各季节各层最高气温与最低气温出现时间几乎不同步达到。夏季、秋季、冬季和春季最高气温分别约在17:00～18:10、16:00～17:20、14:30～15:50（北郊滞后1.5 h）、17:00～18:00（南郊提前1.5 h）出现,最低气温分别约在7:10～8:20、8:00～9:00、冬季为多个时段（这与出现逆温有关）、7:30～8:40出现。     

兰州市城区夏季热场分布与热岛效应研究

对兰州市城区进行了早、午、晚3个时段各气候要素的流动观测,模拟了兰州市城区夏季3个时段的地面热场。结果显示,兰州市夏季地面热场分布存在明显的规律性和动态演变特征。2006~2007年,在城区和郊区利用两套自动气象站连续进行了气候定点对比观测,结合兰州城区台站近70年和郊区台站近40年的常规气象观测资料,分析兰州市气温、热岛效应及热岛强度的变化特征。热场的时空分布与兰州市城市化过程中土地利用类型、人口密度、城市能耗、建筑容积率和下垫面热力性质等因素的变化有着密切的联系。     

WRF模拟的1980-2000年中国东北农业开发对气候的影响

利用WRF模式,基于中国东北1980年代前期和2000年的土地利用/覆盖数据,分别进行了1980-2000年的气候变化模拟试验。通过两个试验结果的对比,分析了1980-2000年中国东北农业开发对气候的影响。在冬季和春季,农业开发使地表反照率增强,地表吸收的短波辐射减少,地表感热通量相应减少,地表气温降低;在夏季和秋季,农业开发削弱了地表反照率,地表吸收的短波辐射增加,同时地表潜热通量大幅增加,且增幅大于地表吸收的短波辐射的增幅,地表感热通量则相应减少,地表气温降低。农业开发的致冷幅度大多为0.1°C~1.0°C,与同期大尺度气候变化导致的当地背景温度变幅基本相当。农业开发引起的夏季降水变化因气候年景而异,“南旱北涝”年景下,呼伦贝尔—黑龙江省中部以及吉林省中部少雨,黑、吉、蒙三省（自治区）交界处降水增加,辽、蒙交界处以及辽东湾北部降水减少;“南涝北旱”年景下,呼伦贝尔—黑龙江省中部以及吉林省中部多雨,黑、吉、蒙三省（自治区）交界处降水减少,辽、蒙交界处以及辽东湾北部降水减少。农业开发的面积极其有限,因而由其导致的温度和降水显著变化主要出现在农业开发当地,尚不足以显著影响区域平均温度和降水变化。     

中国极端通用热气候指数的时空变化

利用ERA-Interim再分析资料,分析了1979-2014年中国极端通用热气候指数(Universal Thermal Climate Index,UTCI)时空变化特征。结果表明:(1)从全国平均看,暖指数均显著上升,且暖夜日数升幅(1.50 d/10a)大于暖昼日数(1.32 d/10a),夏季最低UTCI升幅(0.63°C/10a)大于夏季最高UTCI(0.24°C/10a)。暖昼、暖夜日数自90年代初后迅速增多。冷指数中,冬季最高UTCI显著上升(0.42°C/10a),其他指数无显著趋势。冷昼、冷夜日数阶段性特征明显,20世纪80年代和2000年代中期之后均值、波动幅度均较大,其间均值、波动幅度均较小。最近10年,中国夏季极端热应力和冬季极端冷应力均较为显著。(2)从空间分布上看,暖指数在中国绝大多数区域上升。暖昼、暖夜日数的上升中心均位于新疆东部和内蒙古中部地区,升幅分别为3 d/10a~4.80 d/10a、4 d/10a~5.94 d/10a。冷指数中,冬季最高UTCI在82.04%的区域上升,内蒙古中部和西部及陕西北部地区升幅最大,达1.20°C/10a~2.18°C/10a;其他指数的变化趋势在绝大多数区域不显著,且变化幅度较小。(3)极端UTCI指数和极端气温指数均表明,中国多数地区夏季暖昼、暖夜日数上升,冬季冷昼、冷夜日数下降。但极端气温指数揭示的暖昼、暖夜日数升幅更大,且暖夜日数升幅大于暖昼日数的现象更显著,冷昼、冷夜日数下降趋势的范围和降幅也更大。     

近百年广州中心城区(天河)地表年平均气温变化趋势

根据实际资料,首先通过对建筑物查证,新、旧地图对比,实地访问群众,确定了1908-1944年粤海关气象观测场的确切地理位置为23°06'N,113°05'E。通过对气温对比分析、差值订正、回归分析、置信度检验,得出1908-1944年粤海关的地表年平均气温比天河高0.392℃;据1960-1997年同步资料比较得出,作为研究气温的气候变化趋势,1998年以后的天河站地表年平均气温可用番禺站作参考。对订正后具有连续性、代表性、均一性的资料序列进行趋势分析得出,广州中心城区天河1914-2013年的地表年平均气温上升率为1.75℃/100 a,高于同一时段全球地表年平均气温上升率(0.72℃/100 a),原因与20世纪80年代末出现热岛现象及快速城市化有关。     

全球暖化问题的反思

阐述了近年来出现的破纪录高温现象,列举了全球暖化的实例证据;指出了影响全球气温变化的重要事件;从温室效应方面讨论地表温度变化和全球暖化问题;从南太平洋海平面的变化来证明全球暖化是否存在的问题;从热岛效应出发论证了全球暖化与土地利用间的关系;用实例和历史数据讨论有关全球暖化的6个威胁问题.提出了几个值得深思的问题,认为很难令人相信全球暖化有愈来愈烈的趋势.全球暖化是否存在?目前的资料并不充分.全球暖化与热岛效应的影响有着密切的关系,气候变迁的灾难说法尚有许多疑义.     

气候变化背景下天山区域地表反照率特征分析

气候变化背景下地表反照率的变化能够深刻影响整个陆-气系统的能量收支平衡,引起区域以至全球的生态环境发生变化。基于2001-2013年16 d合成的MODIS/MCD43A3等数据,结合均值分析、斜率分析以及相关分析等研究方法,对气候变化背景下天山区域地表反照率时空变化特征进行分析。在空间分布上,近13 a来天山区域年均地表反照率达到0.217,伊犁河谷地区及天山北麓地表反照率较高,山区地表反照率较低,空间上呈交叉分布的特点;在时间分布上,研究区年均地表反照率缓慢增加,季节性差异明显,地表反照率秋季最高、春季最低,冬、春两季地表反照率波动强于其他季节;近13 a来地表反照率与气候因子之间存在较为明显的响应关系。年均地表反照率随着4、12月份气温的增加不断减小,随着7、8月份降水的减少而明显增加,与同期气温、滞后1月降水之间存在显著相关。     

城市化对极端高温事件影响研究进展

目前有关城市热岛效应的时空分布特征及其对气温变化趋势的影响已有大量研究,但对于极端高温—热岛效应相互作用、城市化对高温热胁迫及其健康后果的影响等研究还不够深入,在进行未来气候变化预估时也很少考虑城市的影响。在气候变化、中国城市化快速发展和人口老龄化的背景下,这将严重低估城市未来的变暖幅度以及城市极端高温的健康风险。随着近年来气候变暖所导致的高温热浪事件频发,城市化对极端高温事件的影响引起了广泛关注。本文对国内外陆续开展的城市热岛效应影响极端高温及其长期趋势的观测事实、城市极端高温数值模拟、城市高温期间超额死亡率的流行病学研究等方面所取得的成果进行了系统性的总结和评述。大部分观测和数值模拟研究都发现,城市热岛效应加剧了城市极端高温发生的范围和强度,增加了城市居民的高温健康风险,对城市极端高温的长期上升趋势也有重要贡献;流行病学研究表明,城市化引起的热岛效应对极端高温期间的死亡率有着重要影响。最后,对城市化影响极端高温未来的研究方向进行了探讨。     

Effects of urbanization on daily temperature extremes in North China简

The regional changes of daily temperature extremes in North China caused by ur- banization are studied further from observed facts and model estimates on the basis of ho- mogenized daily series of maximum and minimum temperature observations from 268 mete- orological stations, NCEP/DOE AMIP- Ⅱ reanalysis data （R-2）, and the data of simulations by regional climate model （RegCM3）. The observed facts of regional warming on long time scales are obtained by analyzing the indices of temperature extremes during two time periods of 1961-2010 and 1951-2010. For urbanization effect, the contributions to decreases in an- nual and winter diurnal temperature range （DTR） are 56.0% and 52.9%, respectively, and increases in the lowest minimum temperature （TNn） are 35.7% and 26.2% by comparison of urban and rural observations. Obtained by R-2 data with observations for contrast, on the other hand, increase in the number of annual warm nights （TN90p） contributed by urbaniza- tion is 60.9%. And observed facts of regional warming in daily temperature extremes are also reflected in the simulations, but what difference is urbanization progress at rural areas in North China would be prominent in the next few years relative to urban areas to some extent from model estimates.     

珠三角城市化对气温时空差异性影响

利用1967-2015年珠江三角洲21个气象站逐日气温资料,根据人口数量、人口密度和夜间灯光数据等数据集划分城市和郊区站点类型,在此基础上,对比不同时空尺度城市站和郊区站气温变化,分析了城市化对气温影响的时空差异性。结果表明：① 1967-2015年,珠三角地区年平均气温、平均最高气温和最低气温均显著升高,平均最低气温的增温速率最高,分别是平均气温的1.05~1.16倍和平均最高气温的0.95~1.32倍。其中,年平均气温变化速率的季节差异普遍表现为秋冬季节增温最强,增温速率均高于0.3 ℃/10a,春夏季节增温较弱,增温速率最低为0.16 ℃/10a。② 利用城市和海表温度对比研究城市化效应,受城市化影响,珠三角年平均气温的增温趋势是0.096 ℃/10a。③ 利用城市和郊区对比研究城市化效应,1967-2015年城市化对城区的气温升高具有显著贡献,而且城市化对平均最高气温及最低气温增温的贡献率最大。其中,城市化对年平均气温变化的贡献率的季节差异表现为夏冬季节较强,贡献率高于11.8%,春秋季节较弱,贡献率最低仅为4.46%。④ 站点划分方法,城市化发展不同阶段及研究时间尺度的选择均导致城市化增温效应的研究结果具有较大不确定性。不同站点分类方法多指示城市化对最低气温升高的贡献率最强,最高可达到38.6%。     

城市化对北京市极端气候的影响研究

利用北京地区20个气象站点35年（1980—2014年）的逐日降水、气温资料和社会经济、人口、土地覆被以及夜间灯光遥感的栅格数据,通过聚类分析和层次分析相结合的方法将站点分类,对北京市城市化进程中的极端气候变化趋势和城市化影响的响应进行了分析。结果表明：北京市整体的极端冷事件呈减少趋势,极端暖事件呈增加趋势,极端降水事件没有明显变化趋势;城市化对极端温度事件有着显著的影响,相对于乡村站点来说,城市化使得极端冷事件减少的更快,极端暖事件增加的更快,造成城市的气温日较差明显变小;城市化对极端降水的影响虽不显著,但在乡村站点年降水量总量和降水日数减小的趋势下,城市化造成城市降水总量和降水日数均多于乡村,减缓了连续无降水日数的增长趋势,同时城市的极端降水有向更加极端的情景发展。     

全球气候变化背景下基于土地利用的人类活动对城市热环境变化归因分析——以京津冀城市群为例

近年来全球气候变化已经影响到人类生活的所有地区,气候系统变化的规模和现状是数千年来前所未有的。与此同时,中国城镇化进程显著加快,尤其以城市建设用地扩张主导的土地城镇化最为突出,导致城市热环境脆弱性加剧。已有研究探索了特定类型土地利用变化对于城市热环境的影响,但忽视了全球气候变化背景下自然气候和人类活动共同作用城市热环境变化的双重过程。因此,本研究提出一种基于土地利用类型的城市热环境变化贡献度算法,旨在厘清自然气候（表征为土地利用平均温度变化）和人类活动（表征为土地利用类型转变）对于区域热环境变化的单独贡献。本研究使用中分辨率成像光谱仪（Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）地表温度及发射率数据,定量计算2005—2020年四季和昼夜京津冀城市群各城市土地利用类型平均温度和面积变化对于城市热环境变化的分别贡献。该算法计算各城市四季和昼夜地表温度变化与MODIS LST产品误差在1 K以内。2005—2020年各城市地表平均温度大多数呈增长态势,其中冬季白天增温幅度最高。耕地、城市建设用地和农村居民点对城市热环境变化的贡献度较其他土地利用类型突出。京津冀城市群中各城市人类活动对城市热环境变化的单位贡献强度远高于自然气候（4.03~648.07倍）,而人类活动的贡献总量（-0.25~0.92 K）低于自然气候（-2.40~6.50 K）。研究结果对于京津冀城市群空间协同发展和适应及减缓气候变化等具有重要的科学意义和实践价值。     

基于EOF分解的辽宁省城市化气候效应检测

论文利用1961—2017年逐日气象数据以及社会经济数据,构建新的城市化指标,分析了城市化对辽宁气候变化的影响。研究表明:辽宁省气温呈显著增加趋势,国家站增温速率明显快于乡村站;城市化对平均最低气温影响最显著,平均气温次之,平均最高气温相对较弱;就四季而言,秋季城市化影响贡献率最大,冬季和夏季次之,春季相对较小。空间分布上,城市化影响高值区位于辽宁中部和西部地区,与辽宁省城市化发展水平基本吻合,城市化对气温的影响不是单一的,对于多数地区尤其是沈阳、大连等经济发展水平较高的地区,起到增温作用,但也对少数台站的升温起到了抑制作用。气温指标中,城市化对年和四季平均气温的影响最显著,对应模态均是第一模态,方差贡献率均在89%以上,空间相关性均通过显著性检验,其次是平均最低气温和日较差;季节变化特征上,冬季和春季的增温相对于秋季和夏季明显。降水指标基本对应第二模态,方差贡献率在9%~18%之间,城市化对气温的影响强于降水;结合时间系数,城市化效应表现为春季和冬季降水、大雨和暴雨日数略有增加,年、夏季、秋季降水、小雨、中雨日数减少。城市化对降水的影响表现出两面性,一方面使年降水和小量级降水减少,另一方面又使极端降水事件增多。     

20世纪80年代以来全球气温变化特征

The study of temperature change in major countries of the world since the 1980 s is a key scientific issue given that such data give insights into the spatial differences of global temperature change and can assist in combating climate change. Based on the reanalysis of seven widely accepted datasets, which include trends in climate change and spatial interpolation of the land air temperature data, the changes in the temperature of major countries from 1981 to 2019 and the spatial-temporal characteristics of global temperature change have been assessed. The results revealed that the global land air temperature from the 1980 s to 2019 varied at a rate of 0.320℃/10 a, and exhibited a significantly increasing trend, with a cumulative increase of 0.835℃. The mean annual land air temperature in the northern and southern hemispheres varied at rates of 0.362℃/10 a and 0.147℃/10 a, respectively, displaying significantly increasing trends with cumulative increases of 0.828℃ and 0.874℃, respectively. Across the globe, the rates of change of the mean annual temperature were higher at high latitudes than at middle and low latitudes, with the highest rates of change occurring in regions at latitudes of 80°–90°N, followed by regions from 70°–80°N, then from 60°–70°N. The global land surface air temperature displayed an increasing trend, with more than 80% of the land surface showing a significant increase. Greenland, Ukraine, and Russia had the highest rates of increase in the mean annual temperature;in particular, Greenland experienced a rate of 0.654℃/10 a. The regions with the lowest rates of increase of mean annual temperature were mainly in New Zealand and the equatorial regions of South America, Southeast Asia, and Southern Africa, where the rates were <0.15℃/10 a. Overall, 136 countries(93%), out of the 146 countries surveyed, exhibited a significant warming, while 10 countries(6.849%) exhibited no significant change in temperature, of which 3 exhibited a downward trend. Since the 1980 s, there have been 4, 34 and 68 countries with levels of global warming above 2.0℃, 1.5℃ and 1.0℃, respectively, accounting statistically for 2.740%, 23.288% and 46.575% of the countries examined. This paper takes the view that there was no global warming hiatus over the period 1998–2019.     

背景气候和城市化对中国东南部增温的联合效应(英文)

Based on China homogenized land surface air temperature and the National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy (NCEP/DOE) Atmospheric Model Intercomparison Project (AMIP)-Ⅱ Reanalysis data (R-2), the main contributors to surface air temperature increase in Southeast China were investigated by comparing trends of urban and rural temperature series, as well as observed and R-2 data, covering two periods of 1954-2005 and 1979-2005. Results from urban-rural comparison indicate that urban heat island (UHI) effects on regional annual and autumn minimum temperature increases account for 10.5% and 12.0% since 1954, but with smaller warming attribution of 6.2% and 10.6% since 1979. The results by comparing observations with R-2 surface temperature data suggest that land use change accounts for 32.9% and 28.8% in regional annual and autumn minimum temperature increases since 1979. Accordingly, the influence of land use change on regional temperature increase in Southeast China is much more noticeable during the last 30 years. However, it indicates that UHI effect, overwhelmed by the warming change of background climate, does not play a significant role in regional warming over Southeast China during the last 50 years.     

Radiative forcing over China due to albedo change caused by land cover change during 1990-2010

Land cover change affects surface radiation budget and energy balance by changing surface albedo and further impacts the regional and global climate. In this article, high spatial and temporal resolution satellite products were used to analyze the driving mechanism for surface albedo change caused by land cover change during 1990-2010. In addition, the annual-scale radiative forcing caused by surface albedo changes in China's 50 ecological regions were calculated to reveal the biophysical mechanisms of land cover change affecting climate change at regional scale. Our results showed that the national land cover changes were mainly caused by land reclamation, grassland desertification and urbanization in past 20 years, which were almost induced by anthropogenic activities. Grassland and forest area decreased by 0.60% and 0.11%, respectively. The area of urban and farmland increased by 0.60% and 0.19%, respectively. The mean radiative forcing caused by land cover changes during 1990-2010 was 0.062 W/m2 in China, indicating a warming climate effect. However, spatial heterogeneity of radiative forcing was huge among different ecological regions. Farmland conversing to urban construction land, the main type of land cover change for the urban and suburban agricultural ecological region in Beijing-Tianjin-Tangshan region, caused an albedo reduction by 0.00456 and a maximum positive radiative forcing of 0.863 W/m2, which was presented as warming climate effects. Grassland and forest conversing to farmland, the main type of land cover change for the temperate humid agricultural and wetland ecological region in Sanjiang Plain, caused an albedo increase by 0.00152 and a maximum negative radiative forcing of 0.184 W/m2, implying cooling climate effects.     

长江经济带新型城镇化协调性的趋同与差异研究

近10年来,城镇化进程中暴露的很多问题可以归结为城镇化的协调性问题,本文以“人地关系”理论为基础,从城乡、产城、城镇化区域和城镇化与资源环境协调发展4个方面来衡量新型城镇化的协调性。并以长江经济带为研究区域,运用空间杜宾面板模型(spatial Durbin panel data model, SDPDM)从经验上考察新型城镇化协调性的俱乐部与条件趋同现象,发现制约长江经济带东、中、西部新型城镇化协调性的因素并不一致：东部城市应进一步加强城镇化同资源环境的协调,促进区域间的协同发展;中部城市应改变大拆大建的城市建设模式,着重发展服务业和增强城市间的合作;西部城市应进一步推进市场开放进程,减少政府对市场的干预和城市建设中的攀比,发展服务业和促进本地经济增长。同时,限制城市人口增长的政策对于新型城镇化协调性不存在显著影响,而放开户籍管制,则会促进人口向城市集聚;无论从促进第三产业发展、产城融合或是城乡协调发展,均会对新型城镇化协调性起到正向作用。