重庆主城区不同类型公园对周边环境的降温效应

研究选取重庆主城区5 种不同类型的10 个公园为研究对象, 使用Landsat8 遥感影像,采用TIRS 10 单窗算法反演公园周边温度, 并运用三次模型的方法拟合分析不同类型的公园周边温度的分布情况, 以探究基于不同类型公园下对周边环境的降温差异研究。结果表明: ①一定范围内不同类型的公园周边温度随其距公园的距离增大而呈现不同的变化趋势, 但均近似于三次多项式函数; ②当公园面积和形状一定时, 研究区降温作用由强到弱依次为社区公园、生态公园、综合公园、文化遗址公园、游乐公园。面积介于50557.77-52687.74 m² 之间时, 降温效应明显的为社区公园; ③当面积介于124236.62-126916.89 m² 时, 以生态公园的降温效应最为显著; ④整体上, 公园对周边的降温效应在特定范围内随面积增大而增加, 在不同的面积范围内, 不同类型公园的降温效应呈现差异化。首次研究公园类型对公园降温效应的影响, 研究结果不仅对重庆市公园规划设计具有实际指导意义还为其他公园类型多样、气温高的城市进行公园规划涉及提供重要的理论依据。     

基于遥感的夏季西安城市公园"冷效应"研究

城市公园景观作为城市绿洲区对城市生态环境特别是局地热环境的调节和改善起着极其重要的作用.以热红外遥感数据为信息源,以遥感定量反演和地理信息空间分析技术为支撑,对西安市城区7个主要公园对周边区域热环境的降温效应进行了研究.结果表明:降温幅度(△T)与远离公园的距离(L)两者间呈现非线性的关系特征;不同形态参数的公园对其周边区域的热环境影响不同,公园降温范围与公园绿地面积和水体面积呈现较强的正相关关系;公园水体面积比例≥30％时,其平均降温影响范围和降温幅度均高于水体面积比例低于30％的公园.因此,城市公园建设,不仅要考虑公园面积和形状,亦要考虑水体比例,一般说来,水体面积占公园面积30％以上为佳.基于热红外遥感数据对城市公园影响周边区域的范围和强度进行了定量探讨,所得结论对指导城市公园的规划与建设具有实用价值和参考意义.     

城市公园景观空间结构对其热环境效应的影响

热岛效应是快速城市化进程中最具代表性的生态环境问题之一。以绿地和水体为主体的城市公园所形成的"城市冷岛"是缓解城市热岛效应和改善城市热环境的有效途径。研究选取北京市城区24个公园为研究对象,利用landsat-5 TM遥感影像反演城市地表温度,探讨城市公园内部景观构成、斑块形态和空间布局这3个方面的空间结构特征与其内部温度(Ta)、对周边环境降温的影响范围(Lmax)及降温幅度(ΔTmax)的关系。研究表明:从景观构成来看,Ta、Lmax、ΔTmax与水体面积均呈现显著相关性,是影响公园内外热环境的关键因子;Ta及ΔTmax与公园内绿地面积无显著相关性,而主要受三维绿量和硬质地表比例的影响;与此相反,Lmax与绿量相关性并不显著,但与林地面积呈显著正相关。因此,综合考虑公园内外整体降温效应,应在保证绿地面积达到一定规模的同时,尽量丰富绿地内部空间结构,增大三维绿量;从斑块形态来看,绿地斑块形状越复杂,公园内部温度越低,影响范围越远,而公园外围边界形状与内部温度呈较显著正相关,但对周边热环境的影响并不明显;从空间布局来看,硬质地表分布与Ta、Lmax、ΔTmax均显著相关,其布局越分散,内部温度越低,对周边的影响范围及降温幅度越大;此外,公园林地布局越分散,内部温度越低,影响范围越大,但对ΔTmax影响不明显。在城市公园规划设计中,从缓解城市热岛效应出发,应将公园景观内部的空间结构特征作为重要的考虑因素之一。     

面积与植物群落结构对城市公园气温的影响

城市公园对城市热岛的缓解作用广为人知,但是对公园面积和结构如何影响其降温作用却缺乏足够的了解.选择上海市15个公园,研究公园面积和植物群落结构对秋季公园气温和公园冷岛强度的影响,结果表明:秋季城市公园的温度比周边商住区的温度低,公园有明显的冷岛效应,公园的位置影响公园的降温效果,市区公园的气温和冷岛强度与公园面积之间存在显著的定量关系,市区公园的气温随公园面积的增加而增加,冷岛强度则随公园面积增加而降低.公园内不同植物群落类型的降温效果存在差异,其中乔-灌-草类型降温效果最好.     

郑州市公园绿地景观特征对公园冷岛效应的影响

城市公园有助于缓解城市热岛效应,减少城市降温能耗。选取郑州市中心城区内44个主要公园,利用Landsat8遥感数据和土地利用数据,结合ENVI、ArcGIS、Fragstats、SPSS等软件分析公园冷岛效应的影响因素。冷岛强度的研究从景观特征、景观构成、景观配置3个层面来进行,结果表明:场地条件有限的情况下公园面积控制在20 hm~2左右能产生较高冷岛强度;公园边界越简单冷岛效应越强,而植物和不透水表面斑块的边界越复杂公园冷岛效应越强;同等面积下有水体的公园与无水体的公园相比降温效果相差1℃左右;水体占比控制在14%左右公园冷岛强度较为显著;在进行公园景观配置时,公园内植物和水体的组合相比于不透水表面与植物的组合及不透水表面与水体的组合能产生更好的降温效应。利用标准差椭圆工具进一步分析公园冷岛强度的方向性,发现公园的冷岛方向主要与园内水体长轴以及园外高层建筑的分布有关。     

基于Landsat-8影像的沿海城市公园冷岛效应——以厦门为例

城市公园主要由水体和绿色植被等景观构成,其形成的公园冷岛（Park cool island,PCI）已成为减缓城市热岛效应的重要途径之一。采用景感生态学中的景感营造理念规划设计城市公园或优化公园空间结构有助于增强公园冷岛效应,进一步改善局地城市热环境。选择沿海城市——厦门市为研究对象,基于2013年8月的Landsat-8 OLI/TIRS遥感影像和Google Earth高分影像数据,首先提取了研究区15个公园的土地利用信息,采用改进的地表温度单通道算法,获取了城市公园地表温度数据,并采用缓冲区分析、景观格局指数和多元统计等方法定量分析公园内部平均地表温度、城市公园冷岛强度（即降温幅度）、公园冷岛影响距离（即对周边区域的降温范围）三者的主要影响因子,并利用景感生态学原理初步剖析了城市公园景感营造的原则。结果显示：（1）公园面积和公园建设用地面积是影响公园平均温度的关键因子（R²=0.915）,这两个因子与公园平均温度均呈显著非线性相关;公园面积存在阈值55 hm²左右;（2）公园冷岛PCI强度由公园绿地面积、公园建筑面积和面积-周长形状指数（P/A）三个因子决定（R²=0.911）;公园冷岛PCI强度与公园绿地面积呈显著非线性正相关,与公园建筑面积呈显著非线性负相关,与面积-周长形状指数（P/A）呈显著线性负相关;在确保公园绿地面积达到一定阈值时,应该尽量降低公园建筑面积,增加公园形状复杂度,有利于其PCI强度的增加,缓解城市热岛效应;（3）公园冷岛影响距离由公园面积和公园水体面积比例决定（R²=0.719）,公园冷岛影响距离与两者呈显著正相关;绿地公园中提高公园水体的面积比例,有助于增大公园冷岛的影响距离;（4）城市公园的规划与设计,需要运用景感生态学的原理,从缓解城市热岛效应的角度,充分考虑公园大小、形状、土地利用类型组成比例及空间配置等因素。     

北京奥林匹克公园夏季绿地小气候及人体环境舒适度效应分析

评价城市绿地的小气候调节功能对于应对城市热岛效应与优化公园绿地设计有重要参考意义。该研究于2016年7—9 月在北京奥林匹克公园内开展了灌溉草地与荒草地、孤植树与群植树、水体与空旷地3 种绿化配置模式下共12 个样地的微气象要素观测, 分析了公园草地、公园林地和公园水体的小气候状况, 并评估了公园绿地夏季降温增湿和人体环境舒适度的特征。结果表明: (1)与空旷地相比, 公园草地夏季平均可降温1.75%以及增湿5.06%, 且定期灌溉草地的小气候调节功能明显优于荒草地; (2)公园林地平均可降温3.25%和增加湿度3.91%, 孤植树的小气候效应明显低于群植树; (3)公园水体夏季平均降温1.56%与增湿8.10%, 而且大面积水体的小气候调节效果更好; (4)综上, 北京奥林匹克公园夏季绿地平均可降温2.41%、增湿5.25%以及改善环境舒适度1.75%, 公园林地的小气候调节功能明显优于公园草地和水体。因此, 在城市公园绿地规划设计中, 建议优先布局群植树木与大面积水体, 并加强公园草地的灌溉养护, 以优化提升其公园小气候调节功能。     

斑块面积对城市绿地降温效应的影响研究进展

在气候变化和快速城市化的双重影响下,全球城市面临日益加剧的热岛效应。绿地能够有效改善城市热环境。城市土地资源紧缺,优化绿地布局,使有限面积的绿地发挥更大的降温效果具有重要的理论意义和实践价值。其中,如何设置绿地斑块大小则是优化绿地布局的首要考虑因素之一。从斑块和景观的尺度总结了现有绿地斑块大小对其降温效应影响的研究进展,结果表明：1）在斑块尺度,随着绿地斑块面积增加,绿地的降温效应相应增加,但增加的趋势为非线性变化,表现为温度随绿地斑块面积的增加先下降,后趋于平稳,表明可能存在降温效率（单位面积绿地降温能力）最强的斑块大小;2）在景观尺度,绿地斑块大小在空间上的配置对热环境的影响研究结果存在差异,尚无一致性定论。基于已有研究,本文指出了现有绿地斑块大小对其降温效应影响研究中的问题与不足：1）主要关注绿地斑块大小与温度的统计关系,缺乏对其具体影响过程和内在机制的深入探讨;2）更多关注地表温度,而对与人体舒适度和健康直接相关的其他热环境指标的研究较少;3）研究中缺少对城市中数量巨大,分布最广的小型绿地斑块的考量。未来的研究应加强从遮阴和蒸腾等降温过程深入解析绿地斑块大小对热环境影响的内在机理机制,从降温效率的角度,探讨是否存在最优的斑块大小,并进一步探讨绿地周围建筑环境对绿地斑块大小与其降温效应关系的影响,为优化城市绿地分布,改善城市热环境提供科学依据。     

植被覆盖度和归一化湿度指数对热力景观格局的影响——以广州为例

利用LANDSAT-5 TM影像提取地表温度、植被覆盖度和归一化湿度指数（NDMI）等信息,结合景观生态学方法探讨广州市不同区域城市植被和NDMI对地表温度的调节作用.结果表明： 植被覆盖度、NDMI和地表温度两两之间有较强的线性相关性,但不同区域植被覆盖度、NDMI与地表温度的相关程度存在明显差异;提高相同植被覆盖度时,中心城区的降温效果最好,其次是处于中心城区北缘的近郊区;不同区域森林公园对周围热环境的影响程度不同,960~1080 m缓冲区内平均温度与公园内部平均温度之差分别为4.69 ℃（白云山）、1.27 ℃（马仔山）和0.41 ℃（流溪河）;高植被覆盖度可增加热力景观多样性和不同景观之间的结合度,促进低温斑块内部与其他斑块如高温斑块间的能量交换,起到控制热岛效应的效果;增加环境湿度与提高植被覆盖度对热力景观格局所形成的作用相当.     

城市绿地对热岛效应的调控功能研究——以广州为例

以Landsat 8 为数据源, 基于遥感和GIS 技术研究了植被覆盖度、归一化湿度指数(NDMI)、以及绿地形态结构(包括周长、面积和周长面积比等)对绿地内部及其周边地表温度的影响。结果表明: 植被覆盖度、NDMI 与地表温度之间具有较显著的负相关性; 城市绿地对周边区域具有明显的降温作用, 但距离城市绿地边缘超过400~500 m 之后,地表温度的下降趋势明显减弱; 城市绿地面积、周长均与累计降温幅度间呈现显著的正相关性, 即增加城市绿地面积与周长可以提高绿地对周边地表温度的调控作用; 总体上, 城市绿地对应的地表温度与公园面积、边界长度呈负相关,与周长面积比呈正相关, 具有较好非线性拟合关系, 说明绿地形态结构对地表温度调控功能的影响不容忽视。     

Modelling radiation fluxes in simple and complex environments—application of the RayMan model

The most important meteorological parameter affecting the human energy balance during sunny weather conditions is the mean radiant temperature T_mrt. It considers the uniform temperature of a surrounding surface giving off blackbody radiation, which results in the same energy gain of a human body given the prevailing radiation fluxes. This energy gain usually varies considerably in open space conditions. In this paper, the model ‘RayMan’, used for the calculation of short- and long-wave radiation fluxes on the human body, is presented. The model, which takes complex urban structures into account, is suitable for several applications in urban areas such as urban planning and street design. The final output of the model is, however, the calculated T_mrt, which is required in the human energy balance model, and thus also for the assessment of the urban bioclimate, with the use of thermal indices such as predicted mean vote (PMV), physiologically equivalent temperature (PET) and standard effective temperature (SET*). The model has been developed based on the German VDI-Guidelines 3789, Part II (environmental meteorology, interactions between atmosphere and surfaces; calculation of short- and long-wave radiation) and VDI-3787 (environmental meteorology, methods for the human-biometeorological evaluation of climate and air quality for urban and regional planning. Part I: climate). The validation of the results of the RayMan model agrees with similar results obtained from experimental studies.     

城市绿地的生态环境效应研究进展

工业化的快速发展和城市化进程的加剧,使得城市生态环境的破坏和污染愈来愈严重,加速了城市的“生态环境危机”.城市绿地能够通过植被的光合作用、吸收作用、隔离阻挡作用、蒸腾以及蒸散作用改善城市的生态环境.目前研究主要集中在降温、增湿、固碳释氧、降噪、抗污染、生物多样性保护等6个方面.关于城区绿地对6种生态环境要素的改善程度、影响范围、机理问题以及不同植被种类生态环境效应的差异情况等,国内外学者都进行了大量详细的研究.基于传统实地观测数据进行城市绿地的生态环境效应研究是目前主要使用的研究方法,部分学者开始使用遥感技术手段研究城区绿地的降温增湿效应.在总结和分析前人研究成果的基础上,从研究内容的不同着手,主要总结并系统评估了目前关于城市绿地6种生态环境效应的研究,为今后相关研究提供参考.     

近20年城市遥感研究现状及其发展趋势

随着城市化进程的不断加速,城市遥感研究已成为地理学、生态学、城市规划学等学科领域主要发展方向之一。城市化使人口与经济增长的同时,也使得城市原有的生态环境状况发生改变,从而引起了一系列城市生态环境问题。城市遥感是一门多学科交叉研究领域,近年来已经取得了一系列显著的研究成果。对近年来城市遥感研究涉及的城市地表温度、边界扩张、不透水表面、景观格局以及生态安全5个方面的理论、研究方法、应用动态以及发展方向进行了较为详细的总结与探讨。主要得出如下结论：（1）数据源从单个遥感数据研究走向多源遥感数据融合发展,多源遥感数据尤其是结合高分辨率数据越来越多的被应用到城市研究的各个领域中;（2）城市遥感的研究目标不断扩展、深化和聚焦;（3）城市遥感研究已开始从二维空间向三维空间拓展;（4）城市遥感涉及的研究对象之间相互作用,相互影响在深入解读城市遥感研究理论意义和潜在挑战的基础上,结合最新研究对本文所涉及的主题进行了补充和完善,为城市典型生态环境问题的解决提供新的思路;今后应按照城市形态与构成、城市关键要素、生态环境响应、生态环境评价以及城市扩展与环境预测的体系结构进行综合分析。     

城市三维空间形态的热环境效应研究进展

城市的三维空间形态,通过影响地表能量平衡过程和空气流动,改变城市内部热环境,并可能加剧城市热岛效应。在三维空间上定量解析格局-过程-效应关系对于城市生态安全和可持续发展具有重要意义,可为城市生态规划与景观设计提供重要科学依据。从城市三维形态的热环境效应研究角度,综述了城市三维形态的定量化研究进展;总结了城市三维形态对热环境以及空气流动、太阳辐射等过程的影响;分析了当前城市三维形态的热环境效应研究领域存在的不足。未来的研究应注重建筑与植被三维特征的综合表征,三维形态指标的选择应综合考虑其对设计规划的指导作用,并加强城市三维形态对热环境影响机理及其尺度效应的研究。     

城市土壤质量演变及其生态环境效应

城市化是人类活动影响下自然生态系统向人工生态系统的急剧变化形式,它引起一系列生态环境条件的改变。城市对土壤资源的数量和质量产生深刻的影响,包括土壤地表封闭引起的土壤生态功能彻底消失,土壤物理性质恶化,土壤形态学特征和演变过程深受人为作用的影响。短程变异增加而总体多样性降低,土壤污染加剧,土壤养分富集等多方面,城市过程中土地利用变化对土壤产生一系列生态环境效应,如养分径流输出增加,热缓冲能力下降,污染转移危险性上升等,有必要迅速开展城市化过程中土壤质量演变及其生态环境效应的系统研究,为我国城市可持续发展提供理论依据。     

城市地表灰尘的概念、污染特征与环境效应

城市地表灰尘是重要的非点源污染之一,20世纪70年代就引起了国外学者的注意,研究成果颇丰,国内近年来虽然也取得了一些成果,但一直未能引起学术界的足够重视.本文从非点源污染研究的角度出发,对城市地表灰尘的概念提出了新的认识,并对国内外地表灰尘污染研究的发展阶段、研究现状等进行了系统的阐述与总结,提出了相应的研究重点及方向.城市地表灰尘是环境中污染物质的“源”、“汇”载体,包含特定的环境信息,对区域环境状况具有良好的指示作用.地表灰尘污染的研究应该成为我国城市生态环境研究的一个新的切入点,对城市生态和非点源污染管理有着重要的现实意义.     

Assessing urban environmental segregation (UES). The case of Santiago de Chile

Urban environmental segregation (UES) would differentiate between the environment of poor people and the environment of rich people. We apply selected indicators for the urban environment, especially indicators of urban patterns and of urban environmental quality. These indicators will illuminate the social distribution of environmental quality and the socio-spatial exposure toward urban flooding. The comprehensive approach for the UES assessment is first, to analyze if land-use dynamics expands into areas with high environmental impact, second, to explore where and how social segregation is expressed in the study area, and third, to analyze different indicators for the urban environment. Therefore the key parameters for urban dynamics and UES are the built-up area, degrees of imperviousness, green spaces (indicators of urban patterns), environmental exposure and mitigations measures (indicators of environmental quality). They are linked to the indices of social segregation, i.e. isolation and concentration. The presented approach offers a new dimension in research of social segregation by adding the above mentioned aspects of the urban environment and so gaining a new assessment of UES.In the case of Santiago de Chile, the complex urban landscape is leading to fragmented socio-spatial configurations. The urban problems of Santiago de Chile cannot be framed in a purely social or environmental context. On a large scale it is investigated, if socio-spatial distribution is balanced and whether residents of different social groups have different spatial furnishing of green spaces, different built-up densities, and different exposure to natural hazards.We conclude that land-use dynamics in Santiago produce a higher urban complexity and fragmentation. In the in-depth study area we prove intra-municipal UES in close proximity. Furthermore, social segregation is accompanied by unequal distribution of environmental features. One spatial indicator is the uneven distribution of urban green. As a consequence, environmental differences between different social strata are extremely contrasting.     

基于生态系统服务的城市生态基础设施:现状、问题与展望

城市生态基础设施是城市可持续发展的重要基础,也是建设生态城市的重要保证。生态系统服务是城市生态基础设施建设的核心与关键。在快速城市化的背景下,保障生态基础设施的结构完整性和功能完善性尤为重要。在阐述生态系统服务的基础上,对生态基础设施的概念与类型进行了概述;从城市湿地生态基础设施、绿地生态基础设施以及城市地表硬化的生态工程改造3个方面对城市生态基础设施研究现状进行综述;对生态基础设施结构与功能评估方法进行了总结,对基于生态系统服务的城市生态基础设施研究进行了综合评述,首次提出了城市表面生态学的概念与研究展望,为城市生态系统服务的强化与调控提供了方法论指导。城市生态基础设施与表面生态学的整合研究将对城市水文效应(内涝)、灰霾效应(PM2.5)、热岛效应、水体污染与富营养化等备受关注的重大问题提供新的解决思路与科学方法。     

Underlying physiological control of reproduction in urban and forest-dwelling European blackbirds Turdus merula

The development and the continual expansion of urban areas have not only destroyed natural habitats, but also have drastically changed the environmental and ecological conditions of these areas. Consequently, species that have settled in these new man-made ecosystems are exposed to considerable alternations in environmental conditions compared to their 'wild' conspecifics. To understand the impact of human-induced environmental changes on life history events such as reproduction, we compared the timing of the reproductive season and its underlying endocrine control in free-living European blackbirds Turdus merula inhabiting urban and nearby forest areas. Body mass, fat score, gonadal size, luteinizing hormone (LH), testosterone (T), and estradiol (E₂) were measured. Urban blackbirds developed their gonads approximately three weeks earlier than forest birds, whereas the timing of gonadal regression did not differ. There are several factors (e.g. artificial light, temperature, food availability, and social cues) which may have caused the differences in the temporal organization of gonadal growth between the urban and forest-living populations. The advanced gonadal development of urban blackbirds did not coincide with an earlier secretion of reproductive hormones. In contrast, urban males had lower plasma LH and T levels during testicular growth than forest males. Differences in social interactions and environmental conditions may explain the contrast of gonadal development and the timing of hormone secretion between urban and forest blackbirds.     

中国东北城乡植被物候时空变化及其对地表温度的响应

以中国东北地区的沈阳、长春、哈尔滨3个大城市及其周边的乡村为研究单元,在像元尺度上采用小波变换法对长时间序列中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)增强植被指数(Enhanced Vegetation Index, EVI)数据滤除噪声数据后重建平滑的EVI曲线,基于EVI曲线,采用动态阈值法提取出研究区2009—2016年植被关键物候期参数指标,即植被生长季开始时间(Start of Growing Season, SOS)和结束时间(End of Growing Season, EOS),分析各研究单元植被物候时空变化特征及其对地表温度的响应特征。结果表明:各研究单元SOS和EOS值的空间分布图存在明显的城乡差异。每一个像元所属的实际位置距离城区中心越近,其SOS值越小,EOS值越大,表明植被生长季开始日期早结束日期晚,整个植被生长期时间变长。各研究单元植被物候参数指标的年际变化趋势具有一定的相似性,即SOS随时间均呈现出提前趋势,且城区和乡村的SOS年际变化趋势保持一致,变化速率各不相同。研究区2012年的SOS值是研究时段内的最大值,从植被物候期反映来看,该年是一个最冷年,这与当年受寒潮影响,出现暴雪,低温等极端天气的气候现象相吻合。各研究单元年均地表温度(Land Surface Temperature,LST)与对应的植被关键物候期参数均有显著的相关性,SOS与LST呈显著负相关,EOS与LST呈高度正相关。即植被物候同期的平均温度越高,植被生长季的起始时间越早,结束时间越晚。