城市热岛效应对天津市居住建筑供暖和制冷负荷的影响

城市热岛效应已对建筑能源需求产生了重要影响,评估城市热岛效应影响下建筑的真实能耗需求及城乡差异对既有建筑的节能调控和未来建筑的方案设计都具有重要意义。论文以天津自动气象站2009—2017年逐时观测数据为基础,应用卫星遥感选站方法,选取天津市区周围4个有代表性的乡村参考气象站,对典型居住建筑全年逐时负荷进行了动态模拟,定量评估了城市热岛强度对不同时间尺度(年、日和小时)建筑负荷的影响。结果表明：① 随着城市热岛强度(I_UHI)的增强,城市居住建筑供暖负荷减少、制冷负荷增加,且年平均供暖负荷的减小幅度大于年平均制冷负荷的增加幅度。I_UHI每上升1 ℃,城市年平均供暖负荷较乡村减少4.01 kWh/m²、年平均制冷负荷增加1.05 kWh/m²。② 冬季供暖期和夏季制冷期逐日负荷变化表现为：供暖期的高负荷时段主要集中在12月下旬至翌年1月下旬、制冷期为7月下旬至8月上旬,高负荷时段城市日平均供暖和制冷负荷分别较乡村约减少10%、增加6%。③ 日内供暖负荷和制冷负荷小时变化均表现为夜间强于白天。在供暖期和制冷期,北京时间18:00至次日07:00时段无论在城市或是乡村都是高负荷时段;11:00至15:00时段在供暖期是低负荷时段,而在制冷期是高负荷时段,这可能与气温和供暖制冷需求有关。研究表明,应充分考虑小时、日尺度热岛强度对用能的影响,提高供暖和空调运行调控的精细化水平,以期达到降低供暖和制冷能耗的目的。     

气候变化对中国集中供暖气候指标的影响

应用高空间分辨率的网格逐日气象数据,根据国家集中供暖有关设计规范定义了集中供暖气候指标,分析了气候变暖对中国集中供暖气候指标的影响。结果表明：近55 a来中国集中供暖初日均呈后延趋势,初日特征线年代际南北移动较小。供暖终日均呈提前趋势,终日特征线在110°E以东地区南北移动较大,2000年以来终日特征线较20世纪60年代北抬了200~300 km。供暖期长度均呈减少趋势,东北、华北地区近55 a减少了10~15 d,西北地区减少了15~20 d;东北、华北、西北地区供暖强度分别减少了12%、20%、15%。从1991~2015年冬季气温变化来看,东北地区最冷冬季与最暖冬季的温度相差可达6.2℃,对供暖强度的影响可达28.9%,华北和西北地区冬季气温最大变幅分别为3.7℃、3.3℃,对供暖强度的影响分别为26.8%和17.6%。气候变暖对中国集中供热气候指标产生了显著的影响。供热部门应该根据天气变化来安排供暖,同时还要注意气候变暖背景下极端冷事件的发生,保证集中供暖安全运行。     

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。     

近45 a来中国西北年极端高、低温的变化及对区域性增暖的响应

利用中国西北五省(区)1960-2004年129个台站逐日最低、最高温度资料,从中统计出年极端高温发生频次、年极端低温发生频次、年极端高温强度、年极端低温强度以及年极端高温和低温开始和结束日期,分析了它们近45 a来的变化情况。结果表明:近45 a来中国西北年极端高温发生频次的增加趋势是明显的,而年极端低温发生频次的减少趋势更显著;中国西北近45 a来年极端高温的强度在不断增强,而极端低温的强度在不断减弱;近45 a来中国西北年极端高温开始日期逐渐提前,结束日期逐渐推迟,而年极端低温的开始日期在逐渐推迟,结束日期在逐渐提前;年极端低温发生频次的减少对于西北区域增暖的响应比年极端高温发生频次增加更显著,而年极端低温强度的减弱要比年极端高温强度的增强对西北区域性增暖的响应偏弱,年极端高温发生频次的增加同年极端高温强度的增强对西北区域性增暖的响应程度基本相当。     

上海极端气温变化特征及其对城市化的响应

利用上海气象站逐日最高和最低气温资料,分析上海极端气温时间变化特征及对上海城市化的响应过程.结果表明上海1873～2007年极端最高气温总体上无显著变化趋势,极端最低气温以0.27℃/10 a的线性倾向率显著增加,2001～2007年,上海高温日数最多,低温日数最少.1960～2007年,上海极端最高气温和高温日数在市区增加较多,近郊和远郊增加较少;极端最低气温和低温日数市区和近郊减少较多,远郊减少较少.     

城市空间形态对城市热岛效应的多尺度影响研究进展

随着全球城市化的快速发展和气候变暖及极端高温事件的加剧,城市热岛效应已成为了21世纪影响人类生存发展的重要环境问题。因此,阐明城市热岛强度时空变化特征,揭示多空间尺度下的形成机制是人文地理学和气候学研究的热点和前沿交叉科学问题。从街道峡谷微观尺度、城市街区局部尺度和城市宏观尺度全面总结和系统梳理了城市空间形态对城市热岛效应的多尺度影响和耦合机制,提出了未来通过定量表征城市热岛强度、城市空间形态的空间格局、时间演化特征及规律,构建空间关系分析模型,进而揭示城市空间形态在不同时空尺度对城市热岛强度的作用机制,为城市规划、宜居城市建设以及气候变化的响应与适应研究提供理论指导。     

气候变暖的适应行为与黑龙江省夏季低温冷害的变化

与气候变暖相联系的极端天气、气候事件及其影响的研究正日益受到重视,极端事件与气候变化直接相关,而极端事件的影响还与人类的适应行为密切相关。本文以农业对温度变化最敏感的黑龙江省为例,分析了变暖对夏季低温冷害事件的影响。结果显示,变暖后夏季出现低温冷害临界气温的概率减小;但由于人们追求更高经济效益的适应行为,在变暖的情况下种植更适应较暖气候条件的农作物,低温冷害的发生的频率和强度并不一定随变暖而减少,但作物单产期望值还是会增加。     

城市热岛斑块遥感识别及空间扩张路径研究——以北京市为例

研究利用MODIS地表温度数据产品,引入概率阈值算法提升城市热岛斑块空间识别精度。在此基础上,构建城市热岛扩张指数将城市热岛斑块时空变化过程分解为飞地型、边缘型、填充型扩张模式和缩减型模式。基于土地利用变化过程,开展城市热岛斑块空间扩张模式的路径分析,准确识别城市热岛斑块空间扩张路径的来源和归趋。研究表明：2020年北京市夏季昼夜城市热岛斑块总面积分别为3932 km²和2 266 km²,占北京市总面积比例23.96%和13.81%。2005―2020年夏季昼夜城市热岛斑块面积比例分别增加43.40%和24.44%。增长型城市热岛斑块面积大于缩减型城市热岛斑块面积。边缘型扩张模式是增长型城市热岛斑块最主要的模式。耕地、城市建设用地、农村居民点是增长型城市热岛斑块主要的空间扩张路径。研究结果为揭示城市热环境形成过程和精细化管理提供理论依据和数据支撑。     

北京地区城市热岛强度长期变化特征及气候学影响机制

选择北京地区为研究区,基于1967~2016年城市站（北京站）和城郊农村站（密云站）的长期气象观测数据,研究平均气温、最高气温、最低气温对应的城市热岛强度长期变化特征及其气候学影响机制。研究发现,过去50 a平均气温和最低气温对应的城市热岛强度显著增加,增温率分别为0.29℃/10a和0.45℃/10a,而最高气温对应的城市热岛强度则没有明显变化趋势;统计分析显示过去50 a北京地区相对湿度、风速和日照时数显著降低以及气温显著上升有利于城市热岛的形成,强化城市热岛强度;未来全球变暖和快速城市化背景下北京地区城市热岛效应将进一步加剧,形成更频繁和持续时间更长的夏季城市高温热浪,严重危及城市居民生产生活和生命健康。     

西安市城市边界层热岛的数值模拟

本文使用非定常二维边界层大气动力和热力方程组数值模式,结合西安市1983年秋冬季城郊气象场的观测资料及能源耗量,分析计算了西安城市热岛热力场的特性和强度,并评估了由于城市能源消耗总量的增加对未来城市热岛的影响。     

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。     

基于FSDAF模型的干旱区典型绿洲城市夏季地表热岛效应时空演变研究

全球城市化进程加快引起的干旱区绿洲城市热岛效应变化及其生态环境问题已成为当前国内外城市气候、环境和生态等领域的研究热点之一.基于遥感热红外通道反演的地表温度(Land surface temperature,LST)是开展城市地表热岛(Surface urban heat island,SUHI)效应监测研究的关键参数...     

基于MODIS的新疆地表温度时空变化特征分析

地表温度（LST）作为陆地环境相互作用过程研究中的重要地学参量,其时空分异与下垫面属性、地形地貌格局等息息相关。本文基于2000—2020年MOD11C3数据,采用GIS空间分析、空间重心模型及改进的半径法等手段,对新疆地区月、季、年及昼夜等序列时空尺度LST的分布特征及变化趋势进行研究,并借助LUCC、DEM等多源遥感数据进一步探讨各类下垫面、不同地貌单元及部分典型区域的LST垂直递减率、增减温及热（冷）岛效应等地理特征。结果表明：① 研究期间新疆年均LST为9.45 ℃,呈减温和增温趋势的区域分别占研究区面积的13.3%和86.7%,增温区域占绝大部分,故近20年研究区整体呈升温趋势（0.024 ℃·a^-1）,较全国高出约0.01 ℃·a^-1,其中春季增幅最大,冬季次之;夜间LST变化明显强于白天,春、夏两季昼夜温差均大于23.7 ℃,而冬季最小（约15 ℃）;研究区年际高、低温重心迁移轨迹大多分布于LST变幅较大区域,各月LST空间分布及高低温重心转移轨迹均表现出以7月为中点的年内强对称性规律。② 不同下垫面地表冷热环境空间分布差异较显著。其中以荒漠和裸土为主的未利用地年均LST最高（13.42 ℃）且昼夜温差最大（23.6 ℃）,高寒区冰川年均LST最低（-7 ℃）且昼夜温差（14.3 ℃）最小,其他下垫面年均LST在2.6~11 ℃之间,昼夜温差较小且较一致（平均16.75 ℃）。③ 东西走向的“三山夹两盆”地貌结构,使新疆LST的纬度地带规律被大幅削弱。研究区各山区（群）LST垂直递减率不尽相同,地处较高纬的阿尔泰山递变（0.63 ℃/100 m）最明显,山体高大的帕喀昆阿山群递变（0.57 ℃/100 m）次之,天山山脉递变（0.54 ℃/100 m）最小。另外各山区（群）山麓处均出现了不同程度的逆温现象,而山腰处LST垂直递减率线性拟合效果最佳。④ 本研究所选取的部分典型城市大都表现出不同程度的热岛效应。其中乌鲁木齐市热岛效应最为强烈,伊宁市其次,哈密市最微弱,而阿克苏市则表现出绿洲城市冷岛效应,但各城市热（冷）岛效应均存在一定环数（8环）范围的冷、热岛足迹。     

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。     

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。     

The role of local land-use on the urban heat island effect of Tel Aviv as assessed from satellite remote sensing

Climate change in cities has received much focus in the past few decades. Heat stress in urban areas has an adverse effect on human health and is expected to worsen in the future due to the global warming. Vegetation has been shown to mitigate this effect, but introducing ‘green’ areas into the metropolitan space is a challenging task. We assessed the thermal load in terms of surface temperature in Tel Aviv, the biggest metropolitan area of Israel. The thermal effect of four different urban land uses was estimated. Specifically, we compared the cooling effect of residential areas with high vegetation cover (referred here as ‘green’ residential) to that of small to medium size (2–40 ha) public parks. To this end, we used satellite data of land surface temperature (LST) and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), as a surrogate for vegetation cover. High-temporal data were combined with high spatial resolutions data to produce 10-year average LST and NDVI maps at high spatial resolution over Tel Aviv. As expected, industrial areas had the highest LST due to lowest ratio of vegetation to free space area (1%), while ‘green’ areas displayed the lowest LST. Green residential and small-medium public parks had comparable thermal loads, with green residential having slightly lower LST (by 0.5 °C). In general, small-medium public parks displayed higher LST than expected. Inefficient use of free spaces for vegetation, i.e., relatively low vegetation cover to free space ratio, was probably the main cause for this. Public parks had a higher local cooling effect, but a less continuous one on the proximate surrounding (30–90 m from the park), probably due to their relative location in the urban fabric. Our results suggest that ‘greening’ areas within the private urban space should be encouraged at the expense of building new small-medium parks in metropolitan areas that lack the sufficient free space for larger parks. The outcome of this study may have key implications for urban planners seeking to mitigate urban heat island effects under the limitation of existing dense urban layout.     

长三角地区民宿的空间分布及影响因素

近年来,民宿作为旅游业发展的新兴模式,日益受到关注,并呈现蓬勃发展状态。以民宿业发展最为成熟的长三角地区为研究对象,基于去哪儿网相关民宿数据,采用空间最邻近分析、密度分析等空间分析方法,研究民宿的空间分布格局与特征,并基于逐步回归分析,探讨影响民宿分布的因素,得出以下结论：① 长三角地区民宿呈现高度集聚的状态,整体上表现为多核心分布,并形成一、二、三级组团,密度由核心向外围递减。② 民宿集聚分布在经济较为发达的城市和核心景区周边,具有明显的中心性。③ 基于对经济基本状况、交通状况、人口条件、居民消费能力、旅游市场状况、旅游资源与环境条件等方面共15个影响因素分析,发现单位面积旅游收入、A级景区数量、人口密度、地区国内生产总值四个指标对民宿密度有显著正向影响,其中,影响力单位面积旅游收入>A级景区数量>人口密度>地区国内生产总值。     

基于Landsat TM的2001~2015年哈尔滨市地表温度变化特征分析

以哈尔滨市为例,基于2001年、2004年、2008年和2015年夏季Landsat TM 5 /OLI 8遥感影像为基础数据源,采用“单窗算法”遥感技术手段定量反演瞬时地表温度格局,并深入分析温度特征,分区差异和重心变化。研究表明：2001~2015年研究区温度增加1.44℃,平均温年增0.10℃,3时段（2001~2004年、2005~2008年、2009~2015年）年均温分别增加0.08℃、0.09℃、0.12℃,具有加速上升趋势;最高温增加2.74℃,始终位于香坊区,最低温基本恒定,始终位于道里区;2001~2015年极高、高、极低温度分区面积增加4.92 km²、104.07 km²、87.71 km²,年均增量均具有持续增加趋势,中、低分区面积减少110.61 km²、84.94 km²,具有波动降低趋势,极高、高、中、低分区格局总体按照城区-城乡结合地区-乡村的水平梯度扩展;地表温度重心向东偏南70.58°方向移动536.90 m,其中6个市辖区迁移方向和距离差异明显,表明地表能量移动方向和温度重新分布的活跃程度不同。总体来看,研究区地表温度上升明显,分区时空变化剧烈,能量的轨迹移动过程具有折返特征。     

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...