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武汉城市水体热环境调节机制的尺度效应

生态学杂志 2023年

作者：谢启姣杨晨哲任陆湖北大学资源环境学院

科学理解城市水体的热环境调节机制是以热环境优化为导向的城市蓝绿基础设施规划及实践的重要基础。基于300 m、1000 m和3000 m的统计尺度，探讨常用景观指数与地表温度关系的尺度响应规律，识别不同尺度水体热环境调节的主要影响因素... 详细信息

科学理解城市水体的热环境调节机制是以热环境优化为导向的城市蓝绿基础设施规划及实践的重要基础。基于300 m、1000 m和3000 m的统计尺度，探讨常用景观指数与地表温度关系的尺度响应规律，识别不同尺度水体热环境调节的主要影响因素及作用机制。结果表明：（1）总体而言，地表温度与水体斑块类型水平景观指数的关系比景观水平指数的关系稳定，受尺度影响更小。（2）斑块类型水平表征水系面积、邻近度和聚散性特征的指数基本不受尺度影响，但与水体密度、形状及边缘特征相关的指标表现出尺度依赖性；景观水平的各指数与地表温度的关系随着尺度增加更加紧密，其更适合解释粗尺度的热环境变化。（3）城市水体降温效应的主要影响因素及其机制表现出明显的尺度效应，水体斑块所占景观面积比例在不同统计尺度均是最大的贡献者，但相对贡献度随着尺度增大变弱；此外，局地尺度（300 m）水体的降温还主要受到水体的形状和边缘特征的影响，而粗尺度（3000 m）则更多受到水体间的邻近程度和空间分布距离的影响。（4）考虑其他景观要素的交互作用时，局地尺度地表温度的变化更多受到建设用地面积及其空间分布的影响，水体的作用被弱化；但随着统计尺度增大，城市水体尤其是水体面积比例对热环境调节的贡献度增加。这些发现能为城市蓝绿基础设施规划应对气候变化提供科学参考。

关键词：热岛效应蓝绿基础设施降温效应景观指数

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武汉城市热岛特征及其影响因素分析

长江流域资源与环境 2016年第3期25卷 462-469页

作者：谢启姣湖北大学资源环境学院湖北武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北武汉430062

正确理解城市热岛效应的形成机制及其影响因素是制定热岛效应缓解政策和研究城市生态问题的前提和基础。选用1987年9月26日的Landsat-5和2013年9月17日的Landsat-8遥感影像进行地表温度反演,分析武汉市城市热岛效应的时空演变特征;对热... 详细信息

正确理解城市热岛效应的形成机制及其影响因素是制定热岛效应缓解政策和研究城市生态问题的前提和基础。选用1987年9月26日的Landsat-5和2013年9月17日的Landsat-8遥感影像进行地表温度反演,分析武汉市城市热岛效应的时空演变特征;对热岛效应明显的武汉市主城区进行格网划分,提取格网内地表温度及所选影响因子指标值,运用主成分回归方法进行地表温度多因子综合分析,探讨城市热岛形成的主要影响因素。结果表明：（1）武汉市地表温度空间分布表现出典型的热岛特征,1987年和2013年分别有27.7%和39.1%的范围被＂热岛＂覆盖;（2）影响武汉城市热岛效应的主要因素有不透水面指数、水体面积比例、归一化建筑指数、归一化植被指数及绿地面积比例;（3）当其他影响因素稳定时,不透水面指数每增加1%,可使地表温度增温0.04℃~0.10℃;水体面积每增加1%,可降低地表温度0.03℃。

关键词：热岛效应格网多因子主成分形成机制

1987—2016年武汉城市湖泊时空演变及其生态服务价值响应

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生态学报 2020年第21期40卷 7840-7850页

作者：谢启姣刘进华湖北大学资源环境学院武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062 同济大学建筑与城市规划学院上海200092 浙江理工大学艺术与设计学院杭州310018

城市湖泊面积萎缩、水体污染及流域生态系统功能退化已成为影响城市生存与发展的重要环境问题,明确城市湖泊时空演变特征及其生态系统服务价值响应能强化人类对城市湖泊的保护认知,对维护湖泊及流域生态系统稳定、确保城市湖泊资源可持... 详细信息

城市湖泊面积萎缩、水体污染及流域生态系统功能退化已成为影响城市生存与发展的重要环境问题,明确城市湖泊时空演变特征及其生态系统服务价值响应能强化人类对城市湖泊的保护认知,对维护湖泊及流域生态系统稳定、确保城市湖泊资源可持续利用有着重要意义。选取武汉市现主城区1987、1996、2007和2016年遥感影像,提取湖泊及流域水面信息,探讨武汉城市湖泊时空演变特征及其驱动力;并结合不同时期社会经济、自然环境等实际,进行湖泊水域生态功能服务价值定量估算,探讨其对人类活动及湖泊时空演变的响应规律。主要结果如下:(1)29年间,武汉主城区湖泊水域面积共缩减82 km^2,减少了56.9%;越靠近城市建成区,湖泊面积缩减越明显;湖泊面积越小,填占现象越严重;湖泊水系由1987年纵横交错的网络格局发展为2016年相互分散的独立斑块。(2)农业生产和城市建设是造成湖泊面积减少的主要原因,相关保护政策及条例的实施是湖泊面积增加的驱动因素,城市不同发展时期主要的驱动因素各异。(3)1987—2016年,武汉主城区湖泊水域生态系统服务价值由20.95亿元减少到6.78亿元,共减少了67.64%;城市建设与发展需要导致的湖泊水域面积减少和水质恶化是武汉主城区湖泊水域生态功能退化、生态服务价值降低的主要原因。(4)各生态服务功能的估算价值依次为:调蓄洪水>净化水质>涵养水源>提供生物栖息地>文化娱乐>教育科研>调节气候>固碳>释氧>扬尘削减,其中湖泊及流域所特有的调蓄洪水、净化水质及涵养水源等服务功能生态价值巨大,有着其他生态系统不可替代的优势。

关键词：城市湖泊时空演变生态系统服务定量估算

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武汉主城区热环境特征对城市建设的响应

测绘科学 2020年第8期45卷 145-150,163页

作者：谢启姣欧阳钟璐湖北大学资源环境学院武汉430062

针对目前城市建设与地表热岛效应定量关系尚不明确的问题,该文利用Landsat遥感影像反演武汉主城区地表温度(LST)、提取不透水面率(ISA)值,并将ISA值按照一定阈值划分城市建设密度,探讨不同城市建设密度水平下热岛强度的变化;构建平均ISA... 详细信息

针对目前城市建设与地表热岛效应定量关系尚不明确的问题,该文利用Landsat遥感影像反演武汉主城区地表温度(LST)、提取不透水面率(ISA)值,并将ISA值按照一定阈值划分城市建设密度,探讨不同城市建设密度水平下热岛强度的变化;构建平均ISA与LST间的数量关系,明确城市热环境特征对城市建设的定量响应。结果表明:①1987—2016年间武汉主城区发展迅速,城市高密度建设范围从1987年的130.0 km^2增加到2016年的366.9 km^2,29年间增加了188.2%;②不同建设密度用地表现出不同程度的热岛强度,高密度、中密度和低密度建设水平对应的热岛强度分别为2.72~8.39℃,2.02~5.69℃和0.92~3.82℃;③LST与平均ISA呈现出明显的正向线性关系,两者拟合方程的系数为0.853~0.942;城市建设水平能很好地解释城市地表温度的空间变化,平均ISA每增加10%,地表温度上升0.35~0.85℃。

关键词：城市建设热环境特征热岛效应定量

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武汉城市扩张对热场时空演变的影响

地理研究 2016年第7期35卷 1259-1272页

作者：谢启姣刘进华胡道华湖北大学资源环境学院武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062 同济大学建筑与城市规划学院上海200092

深入分析城市扩张对城市热场时空分布及演变的影响机制，对探求城市热岛效应缓解对策、改善城市生态环境质量意义重大。基于1987年、1996年、2007年和2013年的Landsat影像反演武汉主城区地表温度、提取不透水面值，定量研究两者的关系... 详细信息

深入分析城市扩张对城市热场时空分布及演变的影响机制，对探求城市热岛效应缓解对策、改善城市生态环境质量意义重大。基于1987年、1996年、2007年和2013年的Landsat影像反演武汉主城区地表温度、提取不透水面值，定量研究两者的关系，探讨城市建设对城市热场空间分布的影响；采用不透水面和正规化地表温度差值影像动态定量1987－2013年武汉城市扩张对热场时空演变的影响机制。结果表明：①1987—2013年，武汉不透水面不断增加，城市建设强度加强，城市扩张明显，但是不同时期表现出不同的扩张方向、范围和模式。②城市热岛效应主要发生在相应时期的建成区和武钢工业区，而城市大型水体则表现出明显的“冷廊效应”和“冷岛效应”；1987－1996年、1996—2007年和2007－2013年热状况恶化面积分别为382．0km2、305．1km2和105．7km2，热状况总体呈现恶化趋势。③不透水面指数能较好地解释热场空间的异质性，两者回归方程的系数为0．751-0．923，不透水面值每增加0．1，正规化地表温度值会增加0．01-0．02。④城市热状况变化从改良极显著、改良较显著、无变化、恶化较显著到恶化极显著，对应的不透水面差值由小到大，城市扩张和城市建设强度加大对恶化城市热环境和加剧城市热岛扩展作用明显。

关键词：遥感城市扩张热场热岛效应时空演变驱动机制

夏季城市景观格局对热场空间分布的影响——以武汉为例

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长江流域资源与环境 2018年第8期27卷 1735-1744页

作者：谢启姣段吕晗汪正祥湖北大学资源环境学院湖北武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北武汉430062 华东师范大学城市与区域科学学院上海200241

城市热岛效应是城市生态环境状况的综合体现,探讨城市景观格局对热场空间分布的影响机制对于优化城市空间布局、提升城市生态环境质量有着重要意义。选用2016年7月23日Landsat8遥感影像进行武汉主城区景观类型划分和地表温度反演,从斑... 详细信息

城市热岛效应是城市生态环境状况的综合体现,探讨城市景观格局对热场空间分布的影响机制对于优化城市空间布局、提升城市生态环境质量有着重要意义。选用2016年7月23日Landsat8遥感影像进行武汉主城区景观类型划分和地表温度反演,从斑块、斑块类型、景观水平3个级别选取所有常见景观指数表征城市景观格局特征;按3 km×3 km大小的网格将武汉市主城区进行格网划分,构建格网内各景观格局指数与地表温度的关系,并进行主成分综合回归分析,探讨城市景观格局影响夏季热场空间分布的主要特征。结果表明:(1)76%的景观指数与地表温度的线性关系在0.01的置信水平是显著的,但各景观指数之间相关性较强,信息交叉重叠严重。(2)在所有景观指数中,对地表温度影响最大的依次是水体斑块类型面积(CA_W)、建设用地斑块类型所占景观面积比例(PLAND_C)、绿地类型核心斑块占景观面积比(CPLAND_G)、绿地类型相似度均值(SIMI_MN_G)及绿地类型邻近指标均值(PROX_MN_G)。(3)当其他因素不变时,格网内建设用地每增加10%,地表温度上升1.0℃;水体面积每增加10 hm2,地表温度下降0.2℃;绿地核心面积比例每增加10%,可降温1.0℃;相似度均值和邻近度均值每增加0.1,可降温0.09和0.08℃。

关键词：景观格局热场格网化多因子热岛效应

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武汉城镇化与热岛效应的定量研究

测绘科学 2017年第9期42卷 71-76,87页

作者：谢启姣陈昆仑金贵湖北大学资源环境学院武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

针对目前城市化进程加快对城市增温和城市热岛效应的促进作用尚不十分明确的问题,提出基于遥感技术的城镇化与热岛效应数量关系的构建。结果表明,1987-2013年间,武汉市中城镇化水平(50%~80%ISA)面积增加了14.5倍,高城镇化水平(80%~100%I... 详细信息

针对目前城市化进程加快对城市增温和城市热岛效应的促进作用尚不十分明确的问题,提出基于遥感技术的城镇化与热岛效应数量关系的构建。结果表明,1987-2013年间,武汉市中城镇化水平(50%~80%ISA)面积增加了14.5倍,高城镇化水平(80%~100%ISA)面积增加了2.8倍,城镇化范围沿着武汉市主城区和主要干道不断扩张;不透水面值与地表温度表现出明显正相关,不透水面值平均增加1%,可使地表温度增温0.06℃~0.19℃,城镇化水平对武汉城市热岛效应作用明显。研究结果为探讨城市热岛效应的缓解对策提供了基础,对合理规划和管理城市化意义重大。

关键词：遥感城镇化不透水面热岛效应地表温度定量

人文地理与城乡规划专业综合导师制的建设与优化

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农村经济与科技 2021年第8期32卷 285-287页

作者：谢启姣湖北大学资源环境学院湖北武汉430062

“多规合一”的发展改革对人文地理与城乡规划专业的人才培养提出了新的挑战,综合导师制被认为是实用型人才培养的有效模式。本文明确了人文地理与城乡规划专业实行综合导师制的必要性,梳理其在培养目标、教师能力及实践资源方面存在的... 详细信息

“多规合一”的发展改革对人文地理与城乡规划专业的人才培养提出了新的挑战,综合导师制被认为是实用型人才培养的有效模式。本文明确了人文地理与城乡规划专业实行综合导师制的必要性,梳理其在培养目标、教师能力及实践资源方面存在的主要问题,探讨对应的优化对策及措施。

关键词：人文地理与城乡规划综合导师制人才培养模式优化途径

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植物生物钟在农业生产中应对全球变暖的应用

植物学报 2024年第4期59卷 635-650页

作者：谢启光徐小冬河南大学生命科学学院作物胁迫适应与改良国家重点实验室开封475004

当前全球变暖趋势不可逆转,异常气候导致的温度胁迫频繁发生,给农业高产及稳产带来了巨大挑战。生物钟作为内源性且可遗传的计时机制,赋予了植物预测和快速响应环境因子周期性变化的能力,以确保诸多生理生化途径与环境同步,极大增强了... 详细信息

当前全球变暖趋势不可逆转,异常气候导致的温度胁迫频繁发生,给农业高产及稳产带来了巨大挑战。生物钟作为内源性且可遗传的计时机制,赋予了植物预测和快速响应环境因子周期性变化的能力,以确保诸多生理生化途径与环境同步,极大增强了植物的生存和繁衍能力。温度响应和补偿现象不仅涉及生物钟与环境信号“同步化”,而且涉及农业生产中作物适应温度胁迫的实际应用。生物钟温度补偿是指在较宽范围的生理温度内,通过转录和转录后机制,生物钟可基本维持近日节律周期的长度不变,确保计时机制准确运行。自然环境中,光照、温度和湿度紧密耦联,作为授时因子将环境信号经过输入途径传递给生物钟核心振荡器,影响植物生长发育的全过程。该文回顾了植物生物钟温度响应和补偿机制的研究历史,详述了最新研究进展,展望了其在作物遗传育种和田间管理等方面的应用前景,为解决农作物温度胁迫适应性问题提供了全新的思路和方案。

关键词：生物钟近日节律温度补偿温度胁迫遗传育种