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珠三角城市群热岛时空分布及定量评估研究

生态环境学报 2017年第7期26卷 1157-1166页

作者：张硕刘勇洪黄宏涛北京市气候中心北京100089 中国气象局北京城市气象研究所北京100089 华云信息技术有限公司北京100081

在利用卫星资料估算地表城市热岛(SUHI)时,选择具有代表性的乡村背景区域对于热岛评估结果的准确性与科学性具有重要意义。通过改进乡村背景选择算法建立一种在区域或全球尺度上相对简单合理的SUHI估算方法,并引入热岛面积、热岛比例指... 详细信息

在利用卫星资料估算地表城市热岛(SUHI)时,选择具有代表性的乡村背景区域对于热岛评估结果的准确性与科学性具有重要意义。通过改进乡村背景选择算法建立一种在区域或全球尺度上相对简单合理的SUHI估算方法,并引入热岛面积、热岛比例指数等指标开展珠三角城市群热岛时空分布特征分析及定量评估。研究结果表明:(1)文章建立的SUHI估算方法能有效监测城市群热岛年/季和昼/夜变化,气候背景可能是城市群季节SUHI变化的一个决定性因子;(2)近5年(2010—2014)珠三角城市群已形成一个广州、佛山、中山、东莞和深圳等城市相连的巨大"区域热岛群",且白天和夜晚存在多个不同的热岛中心,年均SUHI>3.0℃的热岛总面积为700 km^2,排名前3的城市分别为佛山(277 km^2)、东莞(228 km^2)和广州(110 km^2),其中心城区SUHI分别为3.1℃、1.9℃和1.5℃;(3)夜晚热岛强于白天,最强热岛出现在秋季夜晚,SUHI>3.0℃的热岛总面积可达6 169 km2(占行政区域面积的11%),排名前3的城市分别是东莞(1 514 km2)、佛山(1 420km^2)和广州(1 280 km^2),且9个城市有8个中心城区热岛评估等级在4(严重)以上,显示珠三角大部分中心城区热岛都很严重,且经济结构在很大程度上影响着城市热岛强弱;(4)从1994—2014年,城市群SUHI I>3.0℃的热岛总面积从6 km^2增加到4 812 km^2,中心城区平均SUHI从0.1℃增加到1.8℃,热岛评估等级从1级(轻微)上升到4级(严重),这种变化反映了珠三角城市群迅速扩展所导致的热岛强度增加和范围扩大的事实。

关键词：地表热岛强度乡村背景热岛比例指数时空分布珠三角城市群

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中外超大城市热岛效应变化对比研究

自然资源遥感 2021年第4期33卷 200-208页

作者：王美雅徐涵秋闽南师范大学历史地理学院漳州363000 福州大学环境与资源学院福州大学遥感信息工程研究所福建省水土流失遥感监测评估与灾害防治重点实验室福州350116

快速城市化形成超大城市导致地表覆盖快速变化,改变地表热平衡,使得城市热环境剧烈变化。以1990s,2000s和2015年这3个时期为研究时相,选取中外6个典型超大城市(北京、上海、广州、伦敦、纽约和东京)为研究对象,多时相Landsat遥感影像为... 详细信息

快速城市化形成超大城市导致地表覆盖快速变化,改变地表热平衡,使得城市热环境剧烈变化。以1990s,2000s和2015年这3个时期为研究时相,选取中外6个典型超大城市(北京、上海、广州、伦敦、纽约和东京)为研究对象,多时相Landsat遥感影像为主要数据源,进行城市热环境变化对比及成因分析。利用普适性单通道算法反演各城市地表温度,计算城市热岛比例指数(urban heat island ratio index,URI)来定量对比研究期间各城市热岛效应时空变化。城市热岛效应对比研究结果表明,1990s—2015年间,北京、上海和东京的URI呈总体上升趋势,广州、伦敦和纽约的URI呈总体下降趋势。到2015年,东京城市热岛效应最严重(URI=0.630),其次是北京、上海、纽约和广州,分别为0.617,0.594,0.555和0.530,伦敦的URI指数最小为0.433。整个研究期间,北京、上海、广州和东京等超大城市均有较大幅度扩张,建成区面积均增加500 km^(2)以上,不透水面面积增加370 km^(2)以上,不断向外蔓延并占用生态用地,加上城市组团间无法形成良好的绿化分隔带,造成城市地表温度等级大幅上升,尤其是新城区热岛效应增强显著;而在老城区通过旧城改造,热环境得到显著改善。伦敦和纽约城市无明显扩张,地表温度变化幅度较小。在今后城市建设中,需注重生态理念,优化城市地表空间格局,提高生态用地效益。

关键词：超大城市城市热环境热岛比例指数遥感地表景观格局

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北京城市热岛的定量监测及规划模拟研究

生态环境学报 2014年第7期23卷 1156-1163页

作者：刘勇洪徐永明马京津权维俊北京市气候中心北京100089 南京信息工程大学遥感学院江苏南京210044 北京市观象台北京100176 中国气象局京津冀环境气象预报预警中心北京100089

为定量地评估北京城市热岛现状并预测未来北京城市热岛发展趋势,分别采用气温资料、遥感资料和城市规划资料进行了研究分析。对北京20个气象台站按照台站距离城市中心的距离划分为远郊、近郊和城市三类,分别计算三种类型站点经过海拔订... 详细信息

为定量地评估北京城市热岛现状并预测未来北京城市热岛发展趋势,分别采用气温资料、遥感资料和城市规划资料进行了研究分析。对北京20个气象台站按照台站距离城市中心的距离划分为远郊、近郊和城市三类,分别计算三种类型站点经过海拔订正后的年平均气温,利用1971—2012年城市站和远郊站的年平均气温差值估算北京气温热岛的时间变化;利用1987—2012年的NOAA/AVHRR和Landsat-TM两种不同分辨率的卫星资料,采用定量化的指标——地表热岛强度和热岛比例指数分别估算了不同时期北京地区和城六区热岛强度和范围,并对北京平原地区的城市热岛状况进行了评估;利用2020年的北京城市规划土地利用资料,结合2008年的城市热岛现状监测结果对2020年的北京热岛状况进行了模拟分析。研究结果表明,北京城市的气温热岛与遥感监测地表热岛在时间变化趋势上具有一致性,不同分辨率卫星资料监测地表热岛在时空分布上也具有一致性。其中1971—2012年,以年平均气温计算的北京城市热岛强度增温率为0.33℃·(10 a)-1,近5年(2008—2012)平均热岛为1.12℃。遥感监测结果显示1987—2001年北京地区的热岛持续增强,2001年之后由于北京申奥的成功进行了大面积的旧城改造和绿化,使得城市热岛强度和范围在2004年和2008年有所降低,2008年之后城市热岛继续向东、南和北方向扩展,并出现了中心城区热岛与通州、顺义、大兴、昌平热岛连成片的趋势,到2012年城六区热岛面积百分比已从1990年的31%增加到77%。由热岛比例指数确定的北京各区县热岛强度排名前三分别是城区、海淀和丰台,延庆县最低。对2020年城市规划图热岛模拟结果显示北京热岛已由"摊大饼"演变为"中心+周边分散"模式,中心城区热岛强度和范围明显减弱,周边广大远郊区将出现分散型小热岛,城六区热岛面积将从2012年的77%降至为60%,显示北京未来通过城市规划改善城市热岛任务的艰巨性。

关键词：气温热岛地表热岛强度热岛比例指数城市规划热岛模拟北京

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京津冀城市群热岛定量评估

生态学报 2017年第17期37卷 5818-5835页

作者：刘勇洪房小怡张硕栾庆祖权维俊北京市气候中心北京100089 中国气象局北京城市气象研究所北京100089 中国气象局京津冀环境气象预报预警中心北京100089

在采用城乡二分法估算区域范围内多个城市地表热岛强度(Surface Urban Heat Island,SUHI)时,如何选择城镇化影响最小的周边乡村背景是一个技术难点,提出了一种基于地形、土地利用、植被覆盖和城市夜间灯光指数来确定乡村背景的SUHI估算... 详细信息

在采用城乡二分法估算区域范围内多个城市地表热岛强度(Surface Urban Heat Island,SUHI)时,如何选择城镇化影响最小的周边乡村背景是一个技术难点,提出了一种基于地形、土地利用、植被覆盖和城市夜间灯光指数来确定乡村背景的SUHI估算方法,并建立了基于SUHI和热岛比例指数(Urban Heat Island Proportion Index,UHPI)的城市热岛强度定量评估方法。利用上述方法,基于长时间序列MODIS和NOAA卫星资料,开展了京津冀城市群11个平原城市热岛时空变化分析与评估,并开展了社会经济驱动因子对城市热岛大小的影响评估研究,同时结合未来京津冀一体化发展提出相应参考建议。研究结果表明:(1)建立的SUHI估算方法能有效监测城市群热岛年/季和昼/夜变化,近5年(2010—2014)年均SUHI≥3℃的热岛总面积1926km^2,但在热岛最强的夏季白天可达7386 km^2(占行政区域面积的5.8%);排名前四的分别是北京(2351 km^2)、天津(1883km^2)、唐山(889 km^2)和石家庄(611 km^2),显示出超大、特大城市及资源性城市贡献了大部分城市群热岛面积;各中心城区平均SUHI和UHPI分别为3.0℃和0.61,热岛评估达到较严重等级以上的城市占到73%,表明当前城市群整体热岛处于严峻现状;(2)1994、2004年和2014年夏季白天城市群强热岛面积分别为190、1975、4539 km^2,各中心城区平均SUHI分别为1.2、2.6、3.2℃,UHPI分别为0.29、0.58和0.69,热岛评估等级分别为"一般"、"较严重"和"严重"等级,反映了20年来京津冀城市群热岛迅速增强增大事实;(3)各城市年均热岛面积增加2—86 km^2/a,强热岛面积增加主要发生在超大城市,北京、天津强热岛区之间的最短空间距离从1994年的94 km逐步缩减到2014年的52 km,未来存在形成"京津区域热岛群"的可能,建议在京津之间建立"绿色生态屏障"来消除这种可能性;(4)城镇人口数、国内生产总值和用电量都极大地影响着京津冀城市热岛大小,拟合模型决定系数R2分别为0.9097、0.912和0.9661,意味着在未来京津冀一体化城市发展中可采取控制城市人口规模、减少能源消耗等措施减缓热岛效应。

关键词：乡村背景地表热岛强度热岛比例指数定量评估经济驱动因子京津冀城市群

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基于多源卫星资料的京津唐城市群热环境研究

生态环境学报 2015年第7期24卷 1150-1158页

作者：刘勇洪栾庆祖权维俊张硕北京市气候中心北京100089 中国气象局京津冀环境气象预报预警中心北京100089

基于FY-3A/B、MODIS/Aqua、NOAA18/AVHRR等多源卫星资料,利用地表热岛强度、热岛比例指数开展了京津唐城市群热岛时空变化分析研究,并结合Landsat-TM卫星资料提取的地表参数、气候背景参数和社会经济参数等开展了地表热场的成因分析研... 详细信息

基于FY-3A/B、MODIS/Aqua、NOAA18/AVHRR等多源卫星资料,利用地表热岛强度、热岛比例指数开展了京津唐城市群热岛时空变化分析研究,并结合Landsat-TM卫星资料提取的地表参数、气候背景参数和社会经济参数等开展了地表热场的成因分析研究。研究结果表明:地表热岛强度指标能有效反映京津唐城市群热岛的时空变化,热岛强度的大小与高温强弱没有直接关系,而且地表热岛强度只有在夜晚才与气温观测具有一致性,即冬季最强,夏季最弱;而在白天则呈相反规律。热岛比例指数估算显示2012年京津唐城市群热岛强度排名前3的分布是天津市辖区(0.86)、北京市辖区(0.85)和朝阳区(0.74),唐山市辖区也达到了0.50。热场成因分析表明不透水盖度是城市热岛差异的最重要下垫面因子,遥感陆表温度较现有气象观测更能显示城市热岛的空间分布,城市热岛强弱与国民生产总值、人口数、用水量和用电量都有比较明显的线性正相关关系(线性回归模型决定系数R2分别为0.513 1、0.485 3、0.483 6和0.306),而与人为热有明显的对数正相关关系(模型决定系数R2为0.672 3)。不透水盖度、人均用水量和年平均气温构成了城市热环境差异的主要影响因子(模型决定系数R2为0.80),反映了城市下垫面参数、社会经济活动和气候背景因素对城市热岛空间差异的共同影响。

关键词：热岛强度热岛比例指数时空变化成因分析不透水盖度京津唐

微观尺度城市热环境影响因素分析研究——以深圳市罗湖区为例

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生态环境学报 2019年第8期28卷 1622-1631页

作者：李洪忠陈劲松韩宇张彦南中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055 国土资源部城市土地资源监测与仿真重点实验室广东深圳518040 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院北京100875

城市热环境状况是衡量城市生态环境状况的重要指标之一,直接关系到城市人居环境质量、居民健康状况,以及城市的可持续发展。以人口、经济、产业、建筑等为代表的的社会因素是影响城市热环境的主要驱动力因素之一,然而目前相关研究仍主... 详细信息

城市热环境状况是衡量城市生态环境状况的重要指标之一,直接关系到城市人居环境质量、居民健康状况,以及城市的可持续发展。以人口、经济、产业、建筑等为代表的的社会因素是影响城市热环境的主要驱动力因素之一,然而目前相关研究仍主要集中在宏观尺度。以Landsat-8 TIRS为数据源,以深圳市罗湖区为研究区,研究微观尺度多种社会因素对城市热环境的影响机制,揭示城市内部空间热环境的成因。首先,通过计算热岛强度与热岛比例指数分析罗湖区热环境空间分布;然后,应用Pearson相关系数分析微观街区尺度建设用地比率、绿地比率、毛容积率、人口密度等自然、社会因素与城市热环境的相关性;最后,基于统计直方图分析具有不同人文功能属性建设用地对城市地表热环境的影响机制。研究结果表明:由于罗湖全区的生态用地比例较高,热环境状况总体较好,然而由于生态用地分布极不均匀,建成区内的部分区域热岛比例指数较高,城市热岛效应较严重;在微观街区尺度,4种指标与热岛比例指数的相关性由大到小依次为:绿地覆盖率(?0.91)、毛容积率(0.76)、人口密度(0.67)、建设用地比率(0.64);对7种具有人文功能属性的土地利用类型,其对地表热环境的影响由大到小依次为:物流仓储用地、交通设施、工业用地、商业服务业用地、公共管理与服务、居住用地、市政公用设施。研究成果不仅能为快速发展城市土地利用规划提供参考,也对城市热环境管理和城市热岛效应减缓措施的提出与施行具有实践意义。

关键词：城市热环境 Landsat 8 热岛比例指数微观尺度

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海绵建设模式对城市热岛缓解效果研究

给水排水 2018年第1期44卷 65-69页

作者：朱玲由阳程鹏飞刘勇洪中国城市规划设计研究院北京100037 北京师范大学地理科学学部减灾与应急管理研究院北京100875 北京市气候中心北京100089

利用遥感影像数据进行了贵安新区中心区地表温度反演和热岛强度估算，并开展了热岛强度与城市下垫面类型的关系分析。在此基础上，利用热岛强度评估指标，定量化的模拟对比传统城市规划方案和海绵规划方案在热岛强度上的差异。提出了以... 详细信息

利用遥感影像数据进行了贵安新区中心区地表温度反演和热岛强度估算，并开展了热岛强度与城市下垫面类型的关系分析。在此基础上，利用热岛强度评估指标，定量化的模拟对比传统城市规划方案和海绵规划方案在热岛强度上的差异。提出了以优化蓝绿空间布局、改进下垫面改造方式等措施，缓解新建城区热岛效应。

关键词：海绵城市热岛效应城市规划下垫面热岛强度指数热岛比例指数

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城市地表热环境遥感监测指标研究及应用

气象科技 2011年第1期39卷 95-101页

作者：叶彩华刘勇洪刘伟东刘诚权维俊北京市气象局气候中心中国气象局城市气象研究所北京100089 国家卫星气象中心北京100081

遥感已成为城市热环境监测的重要手段,但仅依靠城市地表温度(或亮温)仍难以定量分析城市热环境的时空变化。文章提出了城市热环境遥感监测的3个指标:热岛强度、热场强度指数和热岛比例指数,并利用2年的MODIS地表温度产品与FY-3A/MERSI... 详细信息

遥感已成为城市热环境监测的重要手段,但仅依靠城市地表温度(或亮温)仍难以定量分析城市热环境的时空变化。文章提出了城市热环境遥感监测的3个指标:热岛强度、热场强度指数和热岛比例指数,并利用2年的MODIS地表温度产品与FY-3A/MERSI卫星资料对北京地区进行了热环境遥感监测应用与分析。结果表明:上述3个热环境遥感监测指标在城市热岛监测中具有指示意义,能有效监测北京城市热岛的强弱和变化,对开展城市热环境监测气象业务具有积极意义。

关键词：地表热环境热岛强度热场强度指数热岛比例指数北京

利用Landsat资料的南宁近年来城市热岛效应研究

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广西大学学报（自然科学版） 2020年第2期45卷 378-388页

作者：陈正华马小雨张威许华王纪坤贾丹丹姚焕玫宿鑫广西大学海洋学院广西南宁530004 广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 中国科学院遥感与数字地球研究所国家环境保护卫星遥感重点实验室北京100101 山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590

城市热岛效应是一种由于城市建筑及人们活动导致的热量在城区空间范围内聚集的现象,是城市气候最明显的特征之一。遥感作为监测城市热岛效应的重要手段,具有大面积的同步观测、覆盖范围广且成本低的优势。本文收集南宁市2003年~2016年... 详细信息

城市热岛效应是一种由于城市建筑及人们活动导致的热量在城区空间范围内聚集的现象,是城市气候最明显的特征之一。遥感作为监测城市热岛效应的重要手段,具有大面积的同步观测、覆盖范围广且成本低的优势。本文收集南宁市2003年~2016年期间的6期秋季(9月和10月)Landsat5和Landsat8遥感数据,反演得到地表温度。在此基础上计算出地表热岛强度指数和热岛比例指数,得到不同时期南宁市区热岛强度和范围,并对城市热岛状况进行了评估。结果表明:①从西北—东南方向剖面线可以看出,地表温度和NDVI呈相反趋势,市区温度高,城郊温度低;NDVI则相反;②2010年以后的城市热岛效应越来越严重,表现在热岛效应的强度和范围呈现大幅度增加趋势;③2006年前,热岛效应集中在快速环道以内区域,2010年前热岛效应集中在快速环道以内及周边区域,之后城市热岛范围在整个研究区内急剧扩张,并且程度加强;④城市热岛效应的产生和发展与城市化进展密切相关,由于未开发的植被覆盖区转变为建筑物、道路等不透水面,导致NDVI植被退化,这与城市热岛现象在空间上具有很好的对应关系。⑤2016年城市热岛效应评价中“急需缓解”的面积占整个研究区域的0.6%,“需要缓解”占18.6%,“警惕状态”占16.3%,“安全状态”占64.4%。

关键词：遥感地表温度城市热岛效应地表热岛强度热岛比例指数