城市建筑立体结构和楼房温室效应对局地辐射通量的影响

城市建筑立体结构特征和楼房温室效应的精准量测是评估城市化对辐射能量收支影响以及城市热岛效应研究的重要内容之一.城市化导致蒸散发减少或显热增加被认为是形成城市热岛效应的主因,而目前对于城市下垫面热量平衡主因子"净辐射通量"的影响了解甚少.文章应用实验观测和定量模型模拟,发现随着城市化后楼房表面积增加,楼房建筑表面积上太阳...     

基于遥感影像的哈尔滨市城市热环境变化

以Landsat TM/ETM+为基本数据源,利用遥感和GIS技术定量反演了哈尔滨市1989和2000年的地面亮温和植被指数(NDVI),对标准化地面亮温分级数据进行热力景观指数计算,研究城市热场分布的空间格局、时空变化规律和不同植被指数(NDVI)等级下热环境的变化特征.结果表明:1989和2000年哈尔滨市建成区均存在显著的热岛效应,2000年建成区热岛效应增强,哈尔滨市总体地面亮温升高;热力景观日趋破碎,各景观类型受干扰程度较大,处于很不稳定的状态.NDVI与地面亮温的负相关性随着植被覆盖度的升高而增大;植被覆盖度与地面亮温的空间变异呈负相关.     

中国城市扩展对气温观测的影响及其高估程度

由于中国城市扩展导致部分气象站点被动进入城市内部,从而造成对区域气温的高估.本文利用遥感多期影像对中国700多个气象站点各历史时期的下垫面进行判别,得到"进城"站点及其进城时间.通过比较"进城"站点的观测数据和背景气温,计算出70年代以来"进城"气象站点上的平均热岛效应强度,并对热岛效应强度的季节性筹异进行了分析,得出70年代以来秋冬季节的热岛强度高于春季和夏季的结沦.通过比较真实气温和背景气温的空间数据,识别出了气温高估区域,得出中国东部地区的气温高估略高于中部地区,东部地区和中部地区的气温高估均远高于西部地区的结论.通过计算真实气温和背景气温序列的年平均气温变化趋势,得出近40年来全国的增温值约为1.58℃,其中凶城市扩展带来的增温贡献约为0.01℃,在气温高估的核心区域的贡献约为0.09℃.     

2010-2015年中国土地利用变化的时空格局与新特征

土地利用/覆被变化是人类活动对地球表层及全球变化影响研究的重要内容。本文基于Landsat 8 OLI、GF-2等遥感图像和人机交互解译方法,获取的土地利用数据实现了中国2010-2015年土地利用变化遥感动态监测。应用土地利用动态度、年变化率等指标,从全国和分区角度揭示了2010-2015年中国土地利用变化的时空特征。结果表明：2010-2015年中国建设用地面积共增加24.6×10³ km²,耕地面积共减少4.9×10³ km²,林草用地面积共减少16.4×10³ km²。2010-2015年与2000-2010年相比,中国土地利用变化的区域空间格局基本一致,但分区变化呈现新的特征。东部建设用地持续扩张和耕地面积减少,变化速率有所下降;中部建设用地扩张和耕地面积减少速度增加;西部建设用地扩张明显加速,耕地面积增速进一步加快,林草面积减少速率增加;东北地区建设用地扩展持续缓慢,耕地面积稳中有升,水旱田转换突出,林草面积略有下降。从“十二五”期间国家实施的主体功能区布局来看,东部地区的土地利用变化特征与优化和重点开发区的国土空间格局管控要求基本吻合;中部和西部地区则面临对重点生态功能区和农产品主产区相关土地利用类型实现有效保护的严峻挑战,必须进一步加大对国土空间开发格局的有效管控。     

全球超大城市空间扩张及分形特征研究

超大城市是全球经济、文化以及高科技产业发展的承载体和重要纽带,其形态结构特征和人口聚集效应是城市化影响的典型表现,然而当前对于全球超大城市形态特征及扩张模式的研究相对不足。基于2000—2020年全球城市土地利用/覆盖变化数据（GULUC-30）,利用城市扩张强度差异指数分析了超大城市用地的时空变化规律;而后运用面积—半径标度分析模型研究了超大城市的分形特征及扩张模式,最后基于城市用地面积和城市人口之间的线性关系评价城市用地效率。结果发现：① 2000—2020年东南亚和东亚的中国超大城市用地扩张最剧烈,城市用地面积分别扩张了3148.32 km²和5996.26 km²,城市扩张强度差异指数平均值大于3;② 2000—2020年超大城市的形态特征和扩张模式向着更加集约和紧凑的方向发展,径向维数平均值由1.54增加至1.56,分维差呈逐年减少趋势,城市内部结构一体化特征显著;③ 北美和欧洲的超大城市用地效率低,2020年城市用地面积与城市人口比值系数范围为0.89~4.11;南亚和非洲城市用地效率高,比值范围为0.23~0.87。超大城市空间扩张格局和形态变化的认识对于城市用地的集约利用和可持续发展具有重要参考价值。严格控制超大城市扩张规模,促进城市用地的均衡发展是建设韧性城市和实现城市地区可持续发展的必要条件。     

1984—2014年北京地区不透水地表的时空变化及其温度效应研究

研究城市地表覆盖与地表温度（LST）的关系对改善城市生态环境具有重要科学意义。在Landsat TM数据支持下,利用线性光谱混合分析模型提取不透水地表信息,结合LST和地表热通量,分析不透水地表覆盖度（ISA）和LST的时空变化特征及其相互关系,探讨不透水地表对LST的影响机理。结果表明:1984—2014年北京不透水地表面积迅速增长,中覆盖度比例下降,高覆盖度比例增加;LST从市中心向郊区递减,高温区向外扩张;LST和ISA呈显著正相关,但不是简单的线性关系;ISA处于0.6~0.9时LST上升速率最快,减少ISA在此范围内的不透水地表集中分布可缓解高温区集中的现象。     

陕北地区退耕还林还草工程土壤保护效应的时空特征

This paper looks at the Green for Grain Project in northern Shaanxi Province.Based on remote sensing monitoring data,this study analyzes the locations of arable land in northern Shaanxi in the years 2000,2010 and 2013 as well as spatio-temporal changes over that period,and then incorporates data on the distribution of terraced fields to improve the input parameters of a RUSLE model and simulate and generate raster data on soil erosion for northern Shaanxi at different stages with a accuracy verification.Finally,combined with the dataset of farmland change,compared and analyzed the characteristics of soil erosion change in the converted farmland to forest(grassland)and the unconverted farmland in northern Shaanxi,so as to determine the project’s impact on soil erosion over time across the region.The results show that between 2000 and 2010,the soil erosion modulus of repurposed farmland in northern Shaanxi decreased 22.7 t/ha,equivalent to 47.08%of the soil erosion modulus of repurposed farmland in 2000.In the same period,the soil erosion modulus of non-repurposed farmland fell 10.99 t/ha,equivalent to 28.6%of the soil erosion modulus of non-repurposed farmland in 2000.The soil erosion modulus for all types of land in northern Shaanxi decreased by an average of 14.51 t/ha between 2000 and 2010,equivalent to 41.87%of the soil erosion modulus for the entire region in 2000.This suggests that the Green for Grain Project effectively reduced the soil erosion modulus,thus helping to protect the soil.In particular,arable land that was turned into forest and grassland reduced erosion most noticeably and contributed most to soil conservation.Nevertheless,in the period 2010 to 2013,which was a period of consolidation of the Green for Grain Project,the soil erosion modulus and change in volume of soil erosion in northern Shaanxi were significantly lower than in the previous decade.     

1916—2020年北京城市变迁及其与区域气候演化的关系

剖析百年尺度的城市变迁与气候要素变化对提升区域气候演变机理的认知具有重要意义。本文基于卫星遥感图像、社会经济数据和气象站点实测等数据,采用人机交互解译方法,刻画了1916—2020年北京城市扩展过程。利用滑动平均法和Mann-Kendall趋势检验方法,分析了关键气象要素的变化特征,从而揭示了百年尺度城市土地利用变化和社会经济发展与区域气候变化之间的关系。研究表明：1916—2020年北京城市土地面积增长了64.48倍,围绕中心地域呈圈层式蔓延扩展,呈现“缓慢—加速—减速”的扩展模式,城市扩展速度在2000—2010年达到峰值,为70.12 km2/a。1916—2020年北京的5 a滑动平均气温和年降水量分别为12.25℃和588.6 mm。随着城市发展,1916—2020年北京市5 a滑动平均气温以0.22℃/10a波动上升,1978年以来升温显著。年降水量则呈现波动下降趋势,速率为9.37 mm/10a。城市不透水面的加速扩张可能造成地表能量收支的改变,从而引发城市变暖。城市化率与气温升高具有协同关系,不同时段差异显著,1916—2020年北京城市化对区域升温的贡献为20.83%...     

2008年春季中国南方冰雪冻害林木折损分析

An abrupt ice and snow storm disaster which occurred in the spring of 2008 severely destroyed forests over a surprisingly large portion of southern China. A transect crossing Jinggang Mountain-Jitai Basin-Yushan Mountain-Wuyi Mountain was selected as the study area. The authors integrated field data collected in two field surveys to analyze the impacts of the disturbance on forests. The following results were obtained. (1) The extent of damage to plantations along the transect decreased in the order of slash pine > masson pine > mixed plantation > Chinese fir. Slash pine is an introduced species from southern America which is characterized by fast growth, low wood quality and rich oleoresin, and showed a damage rate of 61.3% of samples, of which 70.4% cannot recover naturally. Masson pine is the native pioneer species of forests with harder wood, and 52.5% were damaged due to turpentine, of which 60.9% cannot recovery naturally. Chinese fir is a local tree species and samples showed a rate of 46% and a relative rate of 32.5%, lower than the mixed plantation. (2) From west to east along the transect, we can see that evergreen broad-leaved forest of the western transect on Jinggang Mountain showed the lightest damage extent, and a Cryptomeria plantation at an altitude of 700 m was severely destroyed while Chinese fir showed light damage below 700 m and relatively severe damage above 900 m. Masson pine and slash pine in the central transect in Jitai Basin were damaged severely due to turpentine activities, and closed natural secondary deciduous broad-leaved forest was damaged severely due to high ice and snow accumulation on intertwined shrubs. Masson pine aerial-seeding plantations below 400 m along the eastern transect in Xingguo and Ningdu counties were nearly undamaged for small tree sizes, and Chinese fir at 500-900 m altitude showed a lighter damage extent. However, masson pine which was distributed above 400 m and planted in the 1960s, was severely damaged due to turpentine.     

京津唐城市群不透水地表增长格局以及水环境效应

不透水地表(Impervious Surface Area,ISA) 时空格局是城市化与全球环境变化交互影响下的土地利用/覆盖变化-生态系统过程-区域气候变化相互作用机理以及导致的环境效应研究的重要内容。如何快速准确地实现区域尺度不透水地表遥感信息的获取是上述研究面临的重要瓶颈问题。本研究嵌入中国LUCC 信息改进了基于MODIS NDVI 与夜间灯光指数(DMSP-OLS) 提取不透水地表信息的方法,反演了2000 年与2008 年京津唐城市群2 期250 m不透水地表信息,进而分析其变化的时空格局,结合子流域单元与河流污染物监测数据评价其对海河流域地表水环境的影响。结论表明：受环渤海经济区,天津滨海新区开发等政策的影响,京津唐城市群在21 世纪初8 年不透水地表沿着城-乡梯度带、城市交通廊道及海岸带高速增长。城乡建设用地不透水地表增长呈现显著的时空差异特征,由于北京市受人口-资源-环境的压力,产业发展不断向周边地区转移,天津与河北唐山、廊坊、秦皇岛三市具有更快的不透水地表增长速度。京津唐城市群城市高密度的不透水地表分布对于海河流域地表水环境产生严重影响,不透水地表的增长加剧了流域河流水质的污染程度。同时也发现,子流域不透水地表面积比例与COD、NH₃-N浓度均值呈现显著的线性关系。