北京及周边地区城市尺度热岛特征及其演变

采用北京及市郊地区共16个标准国家气候站的1961～2000年40年温度资料对北京及周边地区的城市尺度热岛特征及其演变进行了研究.研究表明北京城区与郊区温度是同位相升降,且郊区温度一直低于城区.其温差维持并同位向振荡,温度逐年升高,城区与郊区温差逐年增大,表明北京热岛效应一直稳定存在,而且北京的热岛效应在随时间加剧.以海淀为代表的北京城区大部热岛效应显著,门头沟、石景山、丰台、房山和通县等地是局地升温的显著区域.因此,北京具有城市、卫星城市"热岛"多中心的复杂特征.分析热岛效应增强的趋势表明世纪末的10年与80年代的10年相比,北京城区与郊区的热岛效应增强趋势显著.特别是以海淀为代表的北京城区大部,热岛效应进一步明显增强;北京的东南部的局地升温效应加剧,通县也是一个明显的升温区域,并有一个从河北省伸向北京东南部的"暖脊". 尺度滤波分析表明,北京城市热岛效应10年变化的增强区域与城市位置十分吻合.北京城市热岛效应还具有中尺度特征.以海淀为代表的北京城区大部是热岛的主要中心,主中心内还有几个更小的高中心嵌套其中,分别位于三环路以内的西部和北部.北京城郊热岛效应发展趋势仍是严峻的,须进一步努力进行北京及周边地区环境的改善.     

卫星遥感与咸阳“城市热岛”特征分析

利用卫星遥感对咸阳“城市热岛”进行分析,结果表明:利用气象卫星遥感监测城市热岛现象是可行和有效的,咸阳市具有明显的热岛效应,春季是一年中热岛发展最强的季节,效应有明显的日变化,市中心商业区热岛效应最强,效应明显受地理环境的影响,其影响范围是咸阳市城区面积的1.63~1.86倍。     

基于卫星遥感的“城市热岛”分析

利用2000年4月至2005年7月的卫星遥感资料，采用Surfer软件分析了咸阳“城市热岛”年际变化及特征。结果表明：利用气象卫星遥感监测城市热岛现象是可行和有效的，成阳市具有明显的热岛效应，春季是一年中热岛发展最强的季节，热岛效应有明显的日变化，市中心商业区热岛效应最强，并明显受地理环境的影响，其影响范围是成阳市城区面积的1．63～1．86倍。     

基于MODIS时间序列的内蒙古城市热(冷)岛效应研究

基于MODIS遥感卫星数据,反演地表温度,研究内蒙古各城市昼夜城市热岛空间分布和季节变化特征。结果显示:(1)白天内蒙古西部地区城市热岛效应弱;中部地区除集宁外,城市热岛出现概率呈对半趋势,没有东部地区城市热岛效应强;东部地区城市热岛效应出现概率最多,以赤峰和通辽尤为显著。夜间全区城市热岛出现的概率比白天大,有些城市达到了100%的现象。(2)内蒙古城市热岛并没有表现出统一季节变化规律,白天,冬季出现城市热岛的有锡林浩特、海拉尔、集宁和通辽;夏季为热岛的城市有呼和浩特、乌兰浩特。夜间,呼和浩特全年热岛,基本全年热岛(除个别月份)的有集宁、通辽、乌海、乌兰浩特和锡林浩特;春季为热岛的是临河;秋季为热岛的有赤峰和东胜;热岛有季节变化规律的是巴彦浩特、海拉尔、包头。(3)呼和浩特夏季6-8月呈现热岛效应;冬季12月依旧表现为热岛,且夜间城市热岛更严重。(4)集宁除5月、7月、12月为冷岛,其余月份为热岛; 7月白天为弱冷岛,夜间为热岛,城郊温差较小;冬季12月白天集宁市区为热岛效应,夜间集宁市区呈现弱冷岛效应。     

遂宁市海绵城市建设对其热岛效应影响的评估

利用2011～2017年遂宁市主城区气温观测资料、MODIS卫星遥感资料,Landsat TM影像资料,结合遂宁市海绵城市建设,对遂宁市主城区城市热岛效应进行评估,得到以下结论:气象观测资料显示遂宁市主城区存在城市热岛效应,且从2011～2016年,其热岛效应总体呈下降趋势;遂宁主城区夏季热岛强度最强,春季次之。基于MODIS卫星资料分析得到:2011～2014年,遂宁主城区的城市热岛范围逐渐扩大;强热岛和极强热岛主要集中市中心,2016年到2017年,城市热岛出现了一定的缓解,强热岛和极强热岛被消除。2017年极端高温下的遂宁市主城区城市热岛效应比2006年的弱。海绵城市建设增加了遂宁市主城区绿地面积、水域面积、改变了城市路面、合理规划了城市建设,使遂宁市主城区热岛效应得到了一定的缓解。      

北京秋季城市热岛效应及其气象影响因子

应用北京地区地面气象观测台1990～2004年10月的气温资料,分析了近15年来北京秋季城市热岛的特征,结果表明,北京秋季夜间城市热岛要强于白天.此外,对比分析了一个强热岛和一个弱热岛的特征及其气象影响因子,结果表明,北京秋季夜间特定条件下存在强热岛,白天城市强热岛会减弱消失,城市强热岛的日变化非常明显.夜间城市强热岛形成和维持是多个因子综合作用的结果.白天日照充足的晴夜,北京城郊地面风场很弱(≤1.0 m·s-1),同时城区垂直方向47 m以下大气风场持续很弱(≤1.0 m·s-1),城区320 m以下大气持续存在强逆温.日落后郊区地面大气降温速率和幅度远大于城区,促使夜间强热岛的形成和维持.白天日出后太阳辐射的加热作用所引起的郊区地面大气升温速率和幅度大于城区,城区大气稳定度的减弱以及城区大气逆温的消失是夜间强热岛减弱并最终消失的重要原因.     

基于卫星遥感的福州市近10年城市热岛效应时空特征分析

为了探究近10年福州发展对城市热环境产生的影响,利用Landsat TM/OLI/TIRS卫星影像资料开展福州市城市热岛效应卫星遥感监测,分析福州市城市热环境变化特征.结果显示,2010-2020年福州市城市热岛面积有所扩大,特别是长乐区、福清市、闽侯县上街镇等区域扩大明显.城市热岛强度统计显示,强热岛和较强热岛面积均...     

基于MODIS的贵阳城市热岛时空特征分析

为揭示贵阳市城市热岛效应时空变化规律,利用2003—2019年的MODIS地表温度产品(MYD11A2),获取贵阳市长时间序列地表温度,结合3S技术对地表温度进行局地热岛强度计算,划分城市热岛强度等级,并从年代际、年际、季节变化以及日时间尺度对贵阳市城市热岛变化的分布特征及其演变规律进行分析。结果表明:(1)2003—2019年贵阳市城市热岛效应总体呈增强趋势,且在2012年发生突变现象,此后热岛效应更加显著,出现强热岛区,中热岛以上区域面积扩大;(2)贵阳市2003、2004、2005、2008年为热岛强度偏弱年,2016—2019年为热岛强度偏强年,偏弱年和偏强年热岛强度空间分布与突变前后相似,热岛区面积比例整体变化不大,偏强年除弱热岛区面积比例变小外,其他各热岛等级面积均增加;(3)贵阳市城市热岛效应夏季最强,其次是春季和冬季,秋季最弱。就空间分布而言,贵阳市城市热岛区在秋、冬季分布较分散,而在春、夏季分布较为集中;(4)城市热岛区主要集中在主城区,夜晚相比于白天分布更为集中,且热岛效应夜晚强于白天。     

北京地区PM10浓度空间分布特征的综合变分分析

利用2003年10月北京地区PM₁₀浓度流动观测资料和同期MODIS AOD(Aerosol Optical Depth)高分辨率遥感资料，采用卫星遥感地面观测变分订正处理方法，综合分析了北京地区PM₁₀浓度的空间分布特征以及机动车排放的影响效应。动态观测试验结果表明:北京城区大部分为轻污染区, 北京近郊区PM₁₀浓度高值区沿环路呈环状分布，其中北京西南部、南部和东北部污染较严重，北京城郊街区PM₁₀的空间分布受机动车排放的影响较大。MODIS卫星遥感资料分析表明:北京城区及近郊区AOD值较远郊区高得多，AOD空间分布场中存在虚假高值区，AOD非均匀分布特征不明显。采取点面结合综合观测研究思路，运用卫星遥感地面观测综合变分分析方法，可以取得客观订正的显著效果。经地面实测PM₁₀浓度变分订正后的AOD变分场可以较高分辨率信息描述北京地区AOD的非均匀分布特征，弥补地面PM₁₀浓度观测的缺陷。     

近40a重庆城市热岛特征及其与天气状况的关系

利用1980—2019年重庆市中心城区4个气象站点的气温、降水等观测资料以及典型时段卫星资料,分析重庆市热岛效应的时空变化特征以及不同天气状况对热岛的影响。结果表明:20世纪90年代中期以来,重庆城市热岛效应增强趋势明显,21世纪10年代达最强,近年有减缓迹象。热岛的日、月及季节变化特征分布为:白天弱,夜间强;8月最强,6月最弱;盛夏最强,初春次之,仲春至初夏最弱。卫星遥感显示城市热岛呈东北、西南走向分布,强热岛主要位于人口密集的老城区、商业区、广场、车站、工业园以及城市新区等区域。21世纪10年代,城市热岛效应受雨天、阴天等负向驱动因素的影响以及多云天、晴天等正向驱动因素的影响,重庆市中心城区雨天、阴天、多云天、晴天时的平均热岛强度分别为0.19、0.52、0.69、0.76℃。     

基于Landsat卫星数据的山东临沂市热岛效应研究

利用Landsat卫星数据分别反演了2005年和2014年临沂市的地表温度和不透水层指数,分析了城市化进程对临沂市热岛效应的影响。结果表明,2005年临沂市表现为中等强度的热岛效应,2014年表现为强热岛效应。利用地面站点资料统计分析来看,2005～2014年,临沂市热岛强度总体呈波动增加的趋势,冬季最强,春秋季次之,夏季较弱。分析城市化因子发现,城市经济、人口、用电消耗、城市房屋面积增量等多个因素对城市热岛强度变化的影响,其相关系数分别为0.86、0.82、0.67、0.81,其中房屋面积增量与热岛强度增强密切相关。从不透水层指数分布图的动态变化来看,也说明了城市化进程中城镇建筑和硬化的路面的增多导致了热岛强度的增强。     

复杂地形条件下城市热岛及局地环流特征的数值模拟

应用基于多层城市冠层方案BEP(Building Environment Parameterization)增加室内空调系统影响的建筑物能量模式BEM(Building Energy Model)方案的WRF模式,模拟研究重庆热岛的特征、成因以及局地环流对热岛形成的影响。文中共有两个算例,一为重庆真实下垫面算例,称之为URBAN算例,二为将城市下垫面替换为耕地下垫面的对比算例,称之为NOURBAN算例。结果表明:1)WRF方案模拟结果与观测2 m气温的对比吻合较好,误差主要出现在正午温度峰值和凌晨温度谷值处,由城市下垫面特性及城市内建筑分布误差引起。2)BEP+BEM方案较好地模拟出了重庆地区的热岛分布的空间和时间特征。重庆市温度的分布受地形和城市下垫面的双重影响,越靠近城区,温度的分布受城市化影响就越大,在海拔低处,温度就越高。3)城区立体三维表面对辐射的陷阱作用导致城市表面总体反射率小,向上短波辐射小于郊区约20 W/m~2。城市表面以感热排放为主,而郊区则表现为潜热的作用占主导。夜间城市地表储热以及空调废热向大气释放,是城市热岛形成的重要原因。4)模拟区域背景风场主要为东南风,局地环流呈现出越靠近山区风速越大、城市区域风速较小的特性,体现了城市密集的建筑群对低层大气流场的空气动力学效应,以及复杂山谷地形的山谷风环流特性。在市区的西侧和东南侧均有高大山脉阻挡,山脉对城市出流的阻碍作用、气流越山与绕流运动对城市热岛的形成有一定影响。     

2008年南京市热岛效应演变特征及其对城市居民生活影响

利用2008年南京市23个自动气象观测站观测的气温资料,分析南京市城市热岛效应的空间分布及其变化特征。结果表明：南京市的热岛中心主要分布在人口和建筑物密集的鼓楼,白下和建邺区,下关、江宁和浦口等城区气温较低;2008年南京市平均城市热岛强度为1.6℃,四季热岛强度呈秋季、春季、冬季、夏季依次减弱;南京市城市热岛效应对城市居民生活影响较大。南京市热岛效应的逐渐增强,将导致夏季空调使用量的增加,增加能耗对创建低碳城市、建设和谐城市生活产生消极影响。     

2008年南京市热岛效应演变特征及其对城市居民生活影响

利用2008年南京市23个自动气象观测站气温资料,分析南京市城市热岛效应的空间分布及其变化特征。结果表明：南京市的热岛中心主要分布在人口和建筑物密集的鼓楼、白下区和建邺区,下关、江宁和浦口等城区气温较低;2008年南京市平均城市热岛强度为1.6℃,四季热岛强度呈秋季、春季、冬季和夏季依次减弱;南京市城市热岛效应对城市居民生活影响较大。南京市热岛效应的逐渐增强,将导致夏季空调使用量的增加,增加能耗对创建低碳城市、建设和谐城市生活产生消极影响。     

重庆市城市热岛研究的现状需求和建议

分析了重庆市为创建国家生态园林城市而产生对城市热岛评估和研究的需求、城市热岛研究现状以及面临的一些问题,设计了面向创建国家生态园林城市的城市热岛研究方案,总结了城市热岛的基本规律。提出了以下研究城市热岛的建议以满足创建国家生态园林城市的需求和调控城市热岛:根据国家生态园林城市的评价标准研究得出权威的、准确的城市热岛现状评价结果;通过高分辨率数值模式开展模拟实验研究,明确山脉、江河等特殊地理环境在创建国家生态园林城市中的利、弊作用;保护利用河谷风和山谷风,加强城区自然通风,以调控城市热岛。     

城市热岛效应及对锡林浩特气候变化的影响

利用气候相似性原理和锡林郭勒盟地区气象站站址变迁造成的温度序列变化差异,分析城市热岛效应对城市气温变化的作用,以及对气候变化趋势的影响。选取锡林浩特为代表城市,采用线性趋势分析、相关分析等方法,分析、讨论了城市与郊区气温差异,城市与草原温度历史演变差异,以及城市热岛效应对气候变化的影响等,结果表明:城市热岛效应对城市增温作用明显,使锡林浩特市区年平均气温比周围郊区增高了0.57℃;城市热岛效应对锡林浩特市气候变暖趋势也有一定影响,使锡林浩特相对草原区有0.07℃/10a的增温趋势。     

成都精细下垫面信息对城市气象影响的模拟试验

为了提高成都市精细化天气预报水平,使用成都地区精细下垫面土地利用资料,在WRF中耦合了单层城市冠层模式,对2008年7月6 日晴空背景下的成都城市气象特征进行了模拟,并和使用旧土地利用资料、slab模式的模拟结果进行了对比分析.模拟结果表明城区因为不透水下垫面的增加,使得地表蒸发和地表水汽通量显著减小,潜热通量减小,感...     

城市空间形态学参数与晴好天气下热岛强度关系

以澳大利亚阿德莱德中心城区为研究区,基于高分辨率城市三维建筑物数据计算得到天空开阔度 (sky view factor,SVF) 与迎风面积指数 (frontal area index,FAI),并将其与晴好天气下四季的城市热岛强度进行相关性分析。结果表明：晴好天气下,阿德莱德城市热岛强度 (urban heat island intensity,UHII) 在2010—2011年四季均呈现出夜间强、白天弱的变化特征。SVF与UHII在夜间呈显著线性负相关,白天呈线性正相关;而FAI与UHII在四季的夜间和早晨时段呈对数关系,白天呈线性负相关。SVF和FAI对不同季节、不同时刻的城市热岛影响不同,在不同空间尺度下的适用性也存在差异,SVF在不同空间尺度下适用性更强。     

成都地区夏季城市热岛变化及其与城市发展的关系

利用2000-2010年MODIS地表温度产品影像,结合DMSP/OLS夜间灯光数据,分析了成都地区夏季城市温度场及其城市热岛变化的分布特征及其演变规律。结果表明：随着城市化加快,成都地区夏季热环境发生了较大变化,整个区域以中温区向次高温区转换为主。成都地区热岛效应昼夜变化较大：白天热岛面积不断增大,与周围卫星城热岛连成一体,2000年和2010年城市热岛对区域的增温贡献分别为0.13℃和0.29℃,变化量达0.16℃,夜间并不存在大面积强热岛区。旧城区内城市热岛面积有所增加,但不显著,城市扩展区内热岛的规模显著增大,2010年较2000年新增强热岛区域面积166.43 km²,变化幅度达54%。高城市化水平的成都市地区的日较差相对于周边低城市化水平地区明显减少。同时,城市热岛还与人口的平方根具有很好的正相关关系,成都地区非农业人口规模每增长100万人,热岛效应强度增加0.4℃。     

北京城区近地面比湿和风场时空分布特征

利用2008—2012年北京城区平均5 km的高密度自动气象站逐时观测数据,分析了北京城区近地面比湿、风向和风速的时空精细分布特征,初步探究了城市下垫面对局地气象要素的影响机制。研究表明:夏季白天北京城区为干岛,冬季城区表现为弱湿岛特征。受城市效应的影响,北京城区与郊区比湿日变化有明显差异。近地面10 m风受到地形、城市和季节性盛行风的共同影响。当气流经过城区时有明显的绕流现象。夏季05:00—10:00 (北京时,下同),受山风、弱的夏季偏南风和城市热岛共同作用,气流向城市中心辐合。冬季15:00—19:00,受季节盛行风偏北气流和谷风偏南气流的共同作用,在城区形成一条西北—东南走向的辐合线。对风速研究发现:城市粗糙下垫面使北京城区风速减小,二环路和三环路之间存在一条“n”状的风速小值带。由此可见,除已开展较多研究的城市热岛效应外,北京城市效应对近地面湿度和风场亦有显著影响。