城市景观格局与热岛效应研究进展

概述了城市景观格局和城市热岛效应及城市景观格局对城市热岛效应影响等领域的研究现状,探讨了城市景观格局对城市热岛效应的影响作用,并结合城市景观格局研究中的新领域——景观格局优化,提出了解决城市热岛问题的新思路,即通过优化景观格局来达到缓解甚至消除热岛效应。展望了城市景观格局和城市热岛效应研究领域存在的问题和面临的任务。     

气候变化对粮食单产的影响分析——以南京为例

本文旨在讨论气候变化背景下的粮食单产问题。首先,分析了气候变化与粮食单产的关系;其次,根据气候变化对粮食单产的影响特点,构建气候变化指数;第三,使用1989—2006年南京局地粮食单产,历年气象资料等数据,运用非线性逻辑型平滑迁移回归（LSTR）模型进行参数估计。得到的结论为：（1）降水强度偏小时,科技投入可以促进粮食单产的提高;（2）当气候变化指数超过某一范围时,气候变化带来的负面影响会迅速抵消科技贡献,使粮食减产。气候变化正在频繁的影响粮食单产,近年表现更加明显。政府需要加大对气候预测的投入力度,保障未来的粮食生产和国家的粮食安全。     

三维城市空间形态演进及其地表热岛效应的规划应对——以北京市为例

为深入探讨城市局地气温和风的定量差异,采用智能微型气象站在门头沟城区开展了为期一年的观测试验,并采用局地气候分区,分析了局地环境对近地面气温和风场的影响。结果表明：（1）白天气温受太阳辐射、建筑物遮蔽、土地利用、人为热排放的综合影响,夜间气温主要受城市冠层特性和人为热排放（交通、生活）的影响。中层密集型地块夏季日平均气温偏高0.68°C,高层密集型地块冬季日平均偏高0.66°C（与稀疏建筑地块相比,下同）。密集树木地块的降温效应夏季（0.3°C）强于冬季（0.07°C）。水体的降温效应主要体现在夏季白天,平均偏低0.29°C;而冬季水体以增温效应为主,日平均偏高0.38°C。（2）水体地块由于粗糙度较小,夏季、冬季风速日平均分别偏高0.5 m/s和0.37 m/s;密集树木由于风屏障作用,夏季、冬季风速日平均偏低0.13 m/s和0.23 m/s;由于建筑物的阻挡作用,夏季、冬季,中层密集型地块风速日平均偏低0.54 m/s和0.48 m/s。本文揭示了城市复杂下垫面对局地气温和风的定量影响,研究表明局地气候分区可较好地反映城市街区气温和风的局地差异,为宜居城市建设提供科学基础。     

城市建筑布局要素对区域热环境影响的ENVI-met模拟与分析——以南京江北新区部分区域为例

开展城市建筑物方位、高度等建筑布局要素对局地热环境时空变化的影响研究,对于合理的城市规划布局具有重要理论意义与实践参考价值。采用ENVI-met微气候模式,在南京江北新区顶山街道某区域微气候模拟的基础上,选择一个二类居住用地并设计不同的建筑布局要素作为规划场景,模拟分析了建筑物高度与建筑间距之比（H/W）、建筑布局变化对区域热环境的影响。结果表明：ENVI-met能够以较高精度模拟2 m高度气温;H/W与建筑布局形式都会影响区域热环境,适当增加H/W可在一定程度上降低夏季气温,H/W为1.4时的热环境更为舒适,而不同建筑布局形式下的不同区域温度差异较大。     

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。      

滨海城市化地区热岛效应的遥感分析研究——以防城港为例

为研究防城港市热岛效应的时空变化特征及其驱动因素,设置热场强度、热岛比例指数及热岛强度3个评价指标,选用2001,2008,2015及2009年遥感数据分别进行热岛效应年际变化和季节变化分析;利用气象站数据对遥感结果进行验证;同时,从城市下垫面的组成、城市建成区面积变化以及社会经济数据等方面对热岛效应的驱动因素进行分析,研究结果表明:(1)防城港市热场强度呈逐年递增的趋势,港口区强热岛区增幅最快,年均增长率达到26.72%;(2)城市热岛比例指数逐年递增,东兴市最高,达到0.32;(3)防城港市热岛效应季节变化明显,冬春季最弱,秋季最强;(4)城市绿地和水体对城市热岛效应具有明显的降温作用。上述研究成果可为防城港市创建全国园林城市提供科学合理的建议。     

土地利用变化对城市积涝的影响研究——以南京市浦口区为例

我国城市化发展加快,更容易产生城市内涝灾害,城市内涝已经成为必须面对和解决的"城市病"。本研究选取快速城镇化过程中的南京市郊区——浦口区,利用遥感技术解译1981—2010年中7个时期的土地利用变化的情况,并且选取2014年9月28日降水过程,使用SCS产流模型与平面二维非恒定流胜维南方程模拟不同时期土地利用情景下浦口区的积水情况,定量分析土地利用变化对城市内涝的影响。结果表明,随着城市化的发展,耕地的减少,居住用地和交通用地等硬化地迅速增加,积水面积呈增大的趋势,即:城市化加大了城市积涝的风险。     

热岛效应对四季变化的影响

以具有明显热岛效应的城区气温来划分的四季只能代表城区,划分郊外的四季时应剔除各时段的城市热岛效应值,剔除各时段的城市热岛效应值后计算出来的四季既在一定程度上反映了全球变暖的影响,又具有较好的连续性.     

海口城市化对热岛效应的影响

随着全球城市化快速发展、城市化水平逐渐提高,城市气候问题日益突出,城市热岛效应的形成机理也成为当前研究的热点。基于海口市2010—2015年社会经济、气象和Landsat卫星遥感数据资料,分析了海口市城市热岛强度变化和城市化发展对城市热岛效应的影响。结果表明,海口市的热岛强度逐渐增强,范围逐渐扩大。城市热岛强度具有明显的季节变化,春季最高,夏季和秋季逐次之,冬季最低。城市热岛强度与归一化建筑指数、人口密度和国内生产总值呈显著正相关,和归一化植被指数呈显著负相关,都通过了信度0.01的显著性检验。城市扩大植被面积在一定程度上有助于缓解城市热岛效应。     

热岛效应对四季变化的影响

以具有明显热岛效应的城区气温来划分的四季只能代表城区,划分郊外的四季时应剔除各时段的城市热岛效应值,剔除各时段的城市热岛效应值后计算出来的四季既在一定程度上反映了全球变暖的影响,又具有较好的连续性。     

基于气象研究的城市通风廊道构建初探——以南京江北新区为例

利用南京江北新区的气象观测数据、NCEP全球再分析资料和卫星遥感数据,采用统计分析、数值模拟以及地表温度反演技术,综合分析了江北新区的背景风场特征和城市热岛分布状况;并结合江北新区土地利用现状及未来规划资料,构建了其核心规划区域的通风廊道系统。结果表明:(1)江北新区主导风向为偏东风,局地存在山谷风和水陆风,风速主要集中在2~4 m·s~(-1)风速段,且近10年呈下降趋势;(2)在空间分布上,城镇、工业园区风速较小,同时是强热岛区域且有热岛连片发展趋势;长江、老山和林地等冷岛区风速较大,空气较为清新,可利用其与城镇进行空气交换;(3)结合当地气候条件、地形特征、用地类型及未来规划,以山体地势为脊骨,以顺势输引主导风向为基本,以沟通冷源和弱风区为目的,构建了东北—西南走向的1条主通风廊道和3条次通风廊道,以及东南—西北、东—西走向的8条局部通风廊道;并对通风廊道的走向、宽度、布局等提出控制指标和构建策略。     

城市化进程对气温变化的分析——以北京、郑州、南京、杭州城市为例

基于城市热岛效应概念的基础之上,针对北京、郑州、南京、杭州4个城市,采用以城郊对比方法(UMR)为主,结合相关系数权重方法来建立对比站序列,分析1980—2009年30a内年平均气温、日较差年平均气温、最高气温年平均、最低气温年平均的变化特点,以及这4个要素20世纪80、90年代和21世纪00年代上升或下降趋势的比较,分析了城市化与气候变化之间的关系。结果表明:城市化使得城市有明显的增温效应,对最低气温年平均的增温效果最为明显,年平均气温次之,最高气温年平均最不明显;日较差年平均气温有下降趋势,表明城市化使得夜间气温上升,日较差减小;在年代际的比较中20世纪90年代的城市化对气温的影响最为显著。     

城市中水体布局对大气环境的影响

城市下垫面状况在很大程度上决定城市大气物理环境的特征。在城市区域增加湿地等自然地表有利于城市的减温增湿,促使局地流场发生变化,改善局地微气象条件以及大气物理环境。城市规划大气物理环境多尺度数值模拟系统为城市规划大气物理环境定量评估提供了有效的模拟工具。利用该系统中的城市尺度模式模拟了水体布局为集中型和分散型,水体面积占有率分别为4%、8%、12%和16%条件下,城市大气温度、湿度、风速、城市大气扩散条件的变化及其对城市大气环境的影响,利用北京市城市水体气象观测数据,分析了水体周边和商业区、交通区温、湿度的差异,并对模式模拟结果进行了验证,揭示了城市水体布局对城市大气物理环境影响的可能机制。模拟和观测结果显示,城市水体布局会对城市微气象环境产生一定影响。无论分散型或集中型布局,城市水体面积的增加,都在一定程度上使城市气温降低、湿度增加、平均风速增大。比较而言,分散型水体布局对城市区域微气象环境的影响更为显著。     

黄土高原山地城市延安的热岛效应

利用延安城市站与延长农村站1969—2008年气温资料,分析了热岛效应对延安气温的影响。结果表明:延安城市发展对年平均气温的影响可分为三个阶段,1992年以前,延安站温度未受影响,1993—2002年,城市影响较轻,年平均气温的热岛效应增温贡献率为38.1%,2003年以后,热岛效应明显,增温在1℃以上,与大城市的热岛增温接近。热岛效应增温对四季温度的影响基本一致,热岛效应增温与自然增温贡献率相等。城市热岛效应对最低气温的影响开始时间早,影响程度高,对年平均最高气温基本无影响。受热岛效应影响,不但提高了城市的温度同时也改变城市的增温率,使得城市气温增温率加大。     

热岛效应对市区大气环境质量的影响分析

1引言本溪是全国重工业基地之一，主要生产钢铁、水泥等工业原材料。本溪市由于城区工业高度集中，企业又多为50年代生产设备，耗能大、污染重。又因受山区地形特点的影响，大气污染物不容易扩散，使得市区大气环境遭到严重破坏，大气污染是全国比较严重的城市之一。经过几年的治理，本溪的环境状况已有明显改善，仅从1989、1995两年的本溪大气环境质量监测情况分析就可看出，反映本溪市区大气污染状况的TSP、SOz、NOx、CO及降尘的浓度，在每个监测点上均呈下降的趋势。说明本溪市区的环境治理已初见成效。但目前，交通区（永丰）的大气…     

秋冬季大气混合污染对南京地区地表微气象学特征的影响分析——以2018年为例

利用江苏南京长三角大气过程与环境变化国家野外科学观测研究站（SORPES）的多要素集成观测数据,分析了2018年11月27日至12月3日期间在远距离沙尘输送和本地人为排放的综合影响下,大气混合污染对该地区地表微气象要素及能量平衡特征的影响。在此基础上,利用合成分析对比了南京地区秋冬季不同污染状况下地表气象要素和能量分配的响应特征。结果表明,污染天的日间气温比清洁天下降约1℃,而夜间气温升高达2℃。污染天向下/向上短波辐射通量减少的幅度高达清洁天同比的48.8%和55.2%,而夜间向下/向上长波辐射通量增幅则达到清洁天的15%和5.1%。清洁天日间净辐射较污染天高出45.6%,日间地表感热通量较污染天高出75.5%,而地表潜热通量的差异相对较小。污染天夜间平均波文比大于清洁天,表明夜间感热交换更强烈。该研究有助于深入认识长三角城市群区不同来源、不同性质的大气污染物对地表能量平衡和局地气象要素的影响过程和机制,为城市群区空气污染与气象条件的相互作用以及空气质量预报和相应的防治对策提供科学依据。     

屋顶绿化对城市降温效应的模拟分析——以南京市为例

利用WRF模式耦合单层城市冠层模式,针对屋顶绿化对城市降温效果进行了模拟,结果表明:(1)南京夏季绿化后的屋顶反照率约为0.15,较水泥及其他反光材料的反照率略小,在白天可造成约0.2℃的升温。(2)绿化后的屋顶热容量明显增加,可使白天气温下降0.33℃;在夜间,可使气温升高0.21℃左右。(3)在植被阻挡作用及土壤层阻挡作用下,屋顶的导热率降低。在白天,净辐射能很难向下层传递,从而转化为感热加热大气,造成气温升高。(4)土壤湿度的改变使更多净辐射能转化为潜热释放。在白天可使温度降低1.23℃;在夜间,平均降温幅度为0.44℃。除此之外,模拟不同季节的统计结果表明,屋顶绿化降温效果在夏季最为明显,最大降幅可达1.22℃,春季0.96℃,秋季0.75℃,冬季只有0.38℃。     

基于EOF的南京气温变化特征及热岛效应研究

利用经验正交函数分析方法(EOF)对南京市1961—2016年地面气温数据进行时空分解,分析南京气温变化特征,并通过城、郊气温差值法分析热岛出现频率、热岛强度及昼夜热岛强度差异。结果表明:南京1961—1993年年平均气温在15.5℃上下波动,1993年以后各区和全市的年平均气温明显上升,其中城市中部增温和气温变化活跃程度远高于周边地区,是热岛中心;从热岛出现的频率以及强度来看,20世纪60年代和70年代热岛现象出现频率相对较低,强度也相对较弱,而80年代以后各时期热岛出现频率明显较高,并且热岛强度呈明显的上升趋势,其中2001—2016年为热岛强度最大时段;对于热岛强度等级而言,目前南京市的热岛等级属于弱热岛,但是中等热岛出现频率逐渐加剧;南京市热岛效应有昼夜差异,具体表现为夜晚热岛略强于白昼。     

城市地面沉降的灾害链特征——以天津市为例

以20世纪60-80年代天津地区地面沉降灾害的发展为例,讨论了城市地面沉降灾害的特征,分析了地面沉降引发的次生灾害及其防治问题。结果表明,城市地面沉降灾害主要具有缓释特征、不可逆特征、罪罚特征和灾害链特征,城市地面沉降能够破坏市政设施,引发城市内涝和河流泄洪能力降低,造成地下水质和地质环境恶化,使海平面上升,沿海风暴潮加剧,同时还能造成海拔标高损失等。地面沉降所造成的损失是个巨大的灾害链,损失应当包括硬件和软件,也应当包括当前和远景,以致更深层次的影响。另外,缓释、不可逆的灾链特征对经济发展的布局、远景规划和投资环境影响不可低估;生态地理环境灾害链的影响,其效益损失更难于估计。地面沉降是城市灾害系统中的重要环节,也是城市防灾减灾的重要内容。地面沉降灾害的防治,应当是经济、环境、行政、立法,甚至教育、宣传等各个方面相结合的系统工程。