亮温与地表温度表征的城市热岛尺度效应对比研究

利用ASTER数据反演亮温和地表温度,并对二者差异进行对比;利用地统计学界定采样的最大尺度范围,并分别将亮温和地表温度影像以原分辨率为基础进行尺度下推分析,在多尺度分割基础上,构建热岛面积百分比、热岛强度两个指标,用于表征城市热岛尺度效应的差异性。结果表明:亮温和地表温度在数量结构、表征地物温度变异程度上存在很大差异;随着像元尺度增加,用亮温和地表温度表征的城市热岛面积百分比存在明显的尺度效应,且前者明显强于后者,但二者表征的城市热岛强度的尺度效应不明显,且后者稍强于前者;二者表征的城市热岛面积百分比和热岛强度均存在明显差异,表明亮温表征城市热岛的欠合理性。鉴于以上不同,在相关研究中应谨慎选取研究尺度和温度类型。     

U—TAE算法提取城市热岛信息的空间尺度分析

U-TAE算法是一种使用不同范围的滑动窗口来提取城市热岛信息并根据稳健估计法设定窗口阈值的算法,该算法根据像元被记为热岛像元的累积总次数是否为0来区别热岛区与非热岛区,根据累积总次数的多少来判断热岛强度的强弱,具有动态阈值的特点和无偏特性。文章以长沙地区为例,对U-TAE算法在6个不同空间尺度上（5×5,11×11,25×25,51×51,101×101,201×201）对城市热岛信息提取的效果从提取范围、提取强度、空间构成以及大面积热岛提取稳定程度4个方面进行了评估。结果认为大小为11×11的窗口在4个方面均取得较好的效果,提取的城市热岛信息更加完整和有效。     

局地气候分区框架下城市热岛时空分异特征研究进展

局地气候分区（LCZ）框架自2012年提出以来,在城市热岛研究领域备受重视,但目前对LCZ框架下城市热岛（简称LCZ城市热岛）时空分异特征仍缺乏系统性总结。本文以统计和“荟萃分析”为手段,系统梳理了2012—2019年LCZ城市热岛研究在数据获取手段、时空格局和影响因素3个方面的进展,并对今后研究进行了初步展望。结果表明,迄今为止全球范围内已在超过130座城市开展了LCZ城市热岛研究,这些城市主要集中于中纬度（35°N~55°N）的亚洲和欧洲地区,且主要聚焦于以近地表气温表征的“冠层热岛”和以地表温度表征的“地表热岛”。具体而言：① 在温度数据获取方面,站点观测（文献数量占比42.5%）、模型模拟（38.3%）与移动测量（19.2%）是获取气温的主要方法,其中模型模拟方法占比逐年升高。而卫星热红外遥感是获取地表温度的主要手段（86.5%）。② 在时空格局方面,就全球而言,LCZ气温的类间极值差（均值为3.1 K）显著低于地表温度的类间极值差（9.8 K）,且该极值差通常在夏季或冬季较大;冠层热岛与地表热岛均存在显著的“LCZ类内热岛”现象。③ 在影响因素方面,多数研究局限于定性分析地表结构、覆盖、材质和人类活动的影响,而普遍忽略了建筑布局与邻近LCZ类型等潜在因素的作用。本文将有利于从整体上更好地把握LCZ城市热岛的研究进展与今后的发展趋势。     

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。     

规划控制要素视角下城市热环境的测度与优化——以广州中心城区为例

传统的遥感与CFD方法在定量评价及优化城市热环境的影响时存在时间和空间上的局限，规划师缺少精细化管理城市热环境的定量方法。基于局地气候分区（Local Climate Zone, LCZ）体系，梳理规划控制要素与城市热环境的关联，定量分析广州中心城区热岛强度的时空分异特征，发现不同LCZ的热岛强度存在差异，调整规划控制要素可以对热岛强度产生不同程度的影响。通过对比广州中心城区的实测数据，对简化数值模拟方法 （Urban Weather Generator, UWG）预测热岛强度的适用性进行检验，结果表明：1）该方法的精度（R2=0.956,RMSE=1.10℃，MBE=-0.28℃）较好，计算速度快，适用于城市地块热岛强度精细化评估。2）研究选取与规划控制要素相关的11个参数进行全局敏感性分析，发现建筑密度、建筑高度、建筑功能及占比是影响广州中心城区热岛强度的关键性因素，对热岛强度的控制可在规划初期介入，UWG和LCZ相结合是快速准确评估热岛强度的定量化工具。3）通过合理规划土地使用、环境容量与建筑建造，引导城市设计，可有效缓解城市热岛，优化城市热环境。     

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.     

1999—2009年新疆能源消费碳排放的因素分解及实证研究

从影响因素角度用LMDI分解方法对新疆1999—2009年的碳排放进行研究。结果表明:能源结构和能源强度对新疆人均碳排放增长起抑制效应,且能源强度的抑制效应大于能源结构的抑制效应;产业规模和人口规模对新疆人均碳排放增长起拉动效应,且产业规模的拉动效应大于人口规模的拉动效应。能源强度和能源结构的抑制效应难以抵消由产业规模和人口规模拉动的新疆人均碳排放的增长。在实证研究结果的基础上提出了相应的政策建议。     

粤港澳大湾区气溶胶对白天城市热岛强度的影响

以粤港澳大湾区为例,利用卫星遥感资料结合大气化学模式模拟,分析2003―2018年城市热岛强度、气溶胶光学厚度的变化规律,定性和定量研究气溶胶对白天城市热岛强度的影响。结果表明：2003―2018年粤港澳大湾区城市热岛强度呈波动上升趋势,夏季热岛强度最大,冬季热岛强度最小;气溶胶光学厚度呈波动下降趋势,春季气溶胶光学厚度最大,冬季气溶胶光学厚度最小。在年际和季节尺度,城市热岛强度与城区、郊区气溶胶光学厚度之差均呈弱的正相关。基于WRF-Chem的模拟实验表明,气溶胶的存在导致城区、郊区地表向下总辐射减少、地表温度降低,且城区地表向下总辐射减少多于郊区、降温幅度大于郊区,进而导致了热岛强度减弱。气溶胶对城市热岛强度的贡献率为?2.187%,冬季贡献率绝对值略高于夏季。     

1978-2010年福建省CO2排放及其影响因素

为探明城市化进程对区域CO2排放的影响机制,本研究以中国东南沿海快速城市化地区福建省为研究区域,采用LMDI指数分解法,将福建省CO2排放分解为CO2强度效应（△CF）、能源结构效应（△CN）、经济规模效应（△CY）、能源强度效应（△Cl）和人口规模效应（△Cp）5个影响因素,探讨福建省1978--2010年期间CO2排放的驱动机制．结果表明：1978--2010年期间,福建省C02排放增加了5817．10×10^4t,年均增长率为8．87％,高于全国平均水平;推动福建省CO2排放增加的核心因素是经济规模扩张和人口增加,而抑制CO2排放增长的主要因素为能源强度的下降,能源消费结构和CO2排放强度变化不是福建省CO2排放变化的主要原因．比较不同城市化阶段发现,经济规模效应对CO2排放的促进作用逐渐增大,能源强度抑制CO2排放增长的贡献逐渐降低．     

城市化对云南高原楚雄市近年来城市热岛效应影响研究

气象学界对北京、上海、兰州、乌鲁木齐、昆明等大城市的城市热岛效应进行了大量研究,但用于城市和郊区对比的气象站比较少,对云南高原中小城市的城市热岛效应研究较少。近年来随着我国经济的发展,一些位于生态脆弱区的边远地区城市化发展对区域气候和环境带来的影响备受关注。楚雄市地处云南高原中部,主要位于南亚季风气候区,近年来气象灾害频繁,是世界上生态和气候脆弱区之一,该地区城市化发展对区域气候的影响引起人们的广泛关注。2010年以来在云南高原楚雄市城郊建立了多个加密气象站,很大程度上提高了研究数据的可靠性,基于楚雄市气象局近5 a来城市和郊区10个气象观测站的实测数据和社会统计数据,将气象站点资料分成城市气象站与郊区气象站资料并进行对比分析,利用Excel和surfer软件制作图表对楚雄市热岛强度的时空分布特征及影响机理进行了研究,并提出了减轻热岛效应的对策。结果表明:时间分布上,近年来城市热岛强度呈先下降后上升趋势,热岛强度最大是在2010年(1.8℃),最小是在2013年(1.2℃);3月份热岛强度最强(2.6℃),8月份最弱(0.9℃);春季热岛强度最强(2.0℃),冬季次强(1.9℃),夏季热岛强度最弱(1.0℃),秋季次弱(1.5℃);日变化热岛强度最大是在夜间02时(2.0℃),最弱是在在白天14时(-0.3℃)。在空间分布上,城市热岛中心位于城市中心,城市热岛强度分布呈城区中心向外递减的趋势,这与楚雄市地形及土地利用现状有很强的对应关系。影响楚雄市热岛强度最大的自然因素是风速,其次为蒸发量、云量和降水量;影响楚雄市热岛强度最大的人为因素是能源消耗量,其次为建成区面积和烟粉尘排放量。研究结论将对认识云南高原城市发展的区域气候效应机理,及其城市防灾减灾和可持续发展具有重要的科学意义。     

中国土地城镇化和人口城镇化对经济增长影响效应分析

依据2000—2017年中国331个城市面板数据,借助计量模型从土地城镇化和人口城镇化2个方面分析城镇化对经济增长的影响效应。研究结果表明:①总体样本上,土地城镇化和人口城镇化均促进经济增长,但人口城镇化对经济增长的综合效应和投资效应大于土地城镇化;土地城镇化对经济增长的消费效应大于人口城镇化。②城镇化对经济增长的影响存在时间差异。在时间效应上,土地城镇化中的投资效应具有下降趋势,人口城镇中的综合效应和投资效应具有增强趋势。③城镇化对经济增长效应存在区域差异性。东部地区人口城镇化对经济增长的影响滞后于土地城镇化的影响,且消费效应和投资效应最强劲;中部地区土地城镇化对经济增长的拉动作用不显著,人口城镇化主要是通过消费效应和投资效应促进经济增长,且消费效应大于投资效应;西部地区土地城镇化对经济增长的影响大于人口城镇化影响。东北地区的土地城镇化显著地促进经济增长,且土地城镇化的消费效应最强,其次是投资效应和综合效应;人口城镇化对经济增长的影响不显著。土地城镇化对经济增长影响最强的区域是西部地区,其次是东部地区、东北地区和中部地区。     

北京能源消费排放CO2增量的分解研究——基于IDA法的LMDI技术分析

采用IDA法的LMDI技术,全面实证研究了北京1995-2010年经济部门和生活消费因能源消耗排放二氧化碳增长的驱动因素,分析导致6大产业部门和生活消费的碳排放增量的各自效应。结论表明:拉动产业部门碳排放量增长的决定性因素是经济规模扩大,而促使碳排放减少的主要因素是能源强度降低,产业结构调整和能耗结构变化对产业碳排放变动的贡献较低;就行业而言,工业的碳减排成果最显著,其他服务业及交通运输、仓储与邮政业的增量明显;人口规模的持续扩大是导致生活消费碳排放量增加的主因,人均能耗强度加大紧随其后,但碳排放系数和生活能耗结构的变化却对减碳贡献不大。最后,针对上述分析结果,提出了北京未来节能减碳的简明政策建议。     

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。     

中国老工业城市人口增长与收缩对碳排放强度的影响效应

老工业城市由于其特殊的发展轨迹,碳排放强度明显高于全国平均水平,在人口增长与收缩并存的背景下,碳排放强度差异性凸显,深入探讨人口增长与收缩对碳排放强度的影响效应具有重要的理论意义与实践价值。基于此,本文利用夜间灯光反演出的碳排放数据,结合空间分析法和中介效应模型分析2001—2020年人口增长与收缩对老工业城市碳排放强度的影响效应,主要结论如下：(1)老工业城市碳排放强度整体下降,空间上呈现“北高南低”的特征,不同类型老工业城市碳排放强度演变轨迹具有差异性。(2)人口增长与收缩可以直接影响老工业城市碳排放强度的演变,此外,人口变化通过影响经济发展、科技创新、政策干预、城镇扩张、投资强度和对外开放引起碳排放强度的变化。(3)不同类型的老工业城市,人口变化对碳排放强度的作用路径具有独特性。     

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。     

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。     

“源-汇”景观格局的热岛效应研究——以武汉市为例

论文基于2017年Landsat 8遥感影像,通过GIS技术选取城市地表温度、源汇景观密度、源汇景观贡献度和景观效应指数,结合地理空间分析和数理统计方法,分析了武汉市局部源汇景观格局对城市地表温度的贡献及其效应。结果表明：① 武汉市城区热岛(urban heat island, UHI)季节变化明显,夏季热岛强度大、范围广,呈“大”字型分布,工业集聚区和经济开发区产生的UHI更显著;② 武汉市城区平均地表温度(land surface temperature, LST)在距市中心约8 km处达到峰值后沿城乡梯度逐渐下降,呈现“倒钩型”特征,这一现象与景观密度变化密切相关;③ LST与源(正向)、汇(负向)景观密度存在极强相关性,不透水表面是城区热岛的主要贡献因子;④ 相同密度的水体和绿地,水体更具有削弱城市热岛效应的功能;⑤ 一般当汇-源景观面积比>0.89(汇区密度>0.47)时,局部景观格局对城市热岛有缓解作用,且局部汇区越集中缓解效果越显著。     

中国城市土地财政扩张及对经济效率影响路径

土地财政对经济效率的影响过程具有系统性、复杂性特征。本文考虑效率提升的结构性特征,从规模经济效应、技术抑制效应等方面构建土地财政对全要素生产率影响机制,进而从投资挤占效应、成本拉动效应探索其传导路径,并基于2005—2015年中国285座地级以上城市面板数据集,运用固定效应模型对其影响过程机理与区域分异特征进行实证检验。结果表明：① 2005—2015年间,中国城市土地财政规模持续扩张,并由沿海城市向内陆城市扩散,但城市全要素生产率增长率却出现波动下降趋势。② 整体上,土地财政对城市全要素生产率产生显著的负向影响,且对西部、中部、东北等地区以及中小城市、Ⅰ型大城市、Ⅱ型大城市的影响依次增强,而东部地区与超特大城市并不显著。③ 土地财政对经济效率影响的技术抑制效应显著大于规模经济效应,中部地区、Ⅰ型、Ⅱ型及超特大城市尤其严重。④ 具体传导路径为,土地财政扩张主要通过房地产开发带来的投资挤占效应影响城市全要素生产率,其次是房价上涨的成本拉动效应,而工资水平上升主要在东部地区、Ⅰ型及以下规模城市发挥作用。以上结论在一系列稳健性检验后依然成立。最后提出明确土地出让收支范围、产业梯度转移与升级、宏观调控与因城施策并行等政策建议。     

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。     

城市能源消费碳排放特征及其机理分析 ——以广州市为例

采用表观能源消费数据进行分能源品种和分行业类型的碳排放总量核算,利用基于IDA理论和Kaya恒等式的LMDI模型对碳排放总量变化进行多要素的分解分析,在解析人口规模效应、经济产出效应、能源强度效应对碳排放影响机理的同时,进一步纳入人口结构性因素、产业结构性因素和能源结构性因素对碳排放的影响。以广州市为例,对其2003—2013年产业活动和居民消费2个部门碳排放的主要驱动因素进行时间序列分析,并定量研究各个影响因子在2003—2005、2005—2010和2010—2013年3个不同发展阶段的作用机理,主要研究结论如下：1）广州市能源消费及其碳排放前期以煤炭为主,近年来以石油为主,同时外购电力对广州市的能源消费结构优化影响显著。2）各影响因子对广州市碳排放总量变化的作用机理与影响机制在3个发展阶段各不相同,不同发展阶段的发展措施和政策背景对于各个影响因子的碳排放效应影响显著。3）总体分析,经济产出效应和人口规模效应是产业部门碳排放增长的最主要贡献因子;工业能源消费强度效应、工业能源消费结构效应和经济结构效应是遏制产业部门碳排放增长的最主要贡献因子。城镇居民收入效应是居民消费碳排放增长的最主要贡献因子,城镇居民能源消费强度效应是遏制居民消费碳排放增长的最主要贡献因子。