粤港澳大湾区城市热岛时空特征及驱动因素

城市热岛是粤港澳大湾区建设过程中的热点社会问题,其驱动因素研究更是学者们关注的重要科学问题。本文基于多种卫星遥感资料,定量分析粤港澳大湾区城市热岛的时空分布特征,利用多元回归方法,综合探讨城市热岛的驱动因素。结果表明:2003—2018年粤港澳大湾区城市热岛效应显著增强,热岛强度年增长0.05℃,热岛区面积年增长0.18%;城市热岛具有明显的季节变化规律,夏季热岛强度最强且热岛区面积最大,冬季热岛强度最弱但热岛区面积仅次于夏季;热岛区主要分布在东莞大部、深圳大部、广州与佛山交界处、中山北部及惠州中部。多元回归分析表明,海拔对城市热岛影响最为显著,其次是灯光指数、归一化植被指数,再次是气溶胶光学厚度,其中灯光指数为正向驱动因素,其余均为负向驱动因素。     

城市化进程中城市热岛景观格局演变的时空特征——以厦门市为例

热岛效应作为城市化过程中产生的特有环境问题,对其形成和演变规律的研究有助于人们提出有效的应对措施。以厦门市为研究对象,利用1987—2007年等时间间隔、同时相的5景Landsat TM/ETM+遥感影像数据进行地表温度反演,在此基础上使用景观格局指数分析厦门城市热岛景观格局随城市化进程演变的趋势。结果表明:随着厦门城市化进程加深,整个热岛景观在逐渐变得更加破碎化,高等级热岛景观斑块个数、类型面积和个体面积都增大;新的高等级热岛景观斑块都出现在原有高等级斑块附近,致使高等级类型的邻近度增加而各类型之间相互接触的程度也增加;景观总体的聚合度逐渐下降,而高等级热岛景观类型的聚合度则呈上升趋势;景观水平的蔓延度总体呈下降趋势,优势度高的低等级热岛景观所占的比重下降,优势度逐渐降低;多样性指数、均匀度指数总体呈上升趋势,各热岛景观面积在各类型间的分配逐渐趋于均匀;热岛景观斑块的转化方面,在20 a间低等级斑块类型(1、2、3级)向高等级斑块类型(4、5、6级)转化的面积总体上呈增加趋势,而高等级斑块类型向低等级斑块类型转化的面积总体上呈减小趋势,且等级升高的面积明显大于同期等级降低的面积;就高等级热岛景观斑块而言,他们与3级热岛景观斑块间的相互转化最容易发生,远比高等级斑块内部各类型之间的相互转化来得容易,尤其6类和5类的转化是最为困难的热岛景观变化之一;从空间上看,各高等级热岛景观斑块都经历了数量增加、面积扩大、等级升高三个方面的变化,形成了海沧、新阳、杏林、厦门岛西北港口区和机场5个高温组团。利用景观指数分析城市热环境,可探明热岛景观随城市化演变的趋势,并为有效的热岛效应减缓措施提供直接的理论依据。     

山东省植被NPP时空分布特征及驱动因素分析

为了解区域生态系统植被生产力的分布规律及其变化对区域生态调控的作用,该研究基于MOD17A3的年NPP数据,采用一元线性回归分析法和Pearson相关系数法等,分析了2000—2014年山东省植被NPP的时空格局变化特征及其气候、人为等因素对其的影响。结果表明:(1) 2000—2014年,山东省植被NPP总体呈上升趋势,年均值为442 gC·m^-2·a^-1,年总量平均值为63.16 TgC。山东省植被NPP空间分布具有明显的分异特征,其中年均NPP 300～400 gC·m^-2·a^-1的面积最大,占总面积的52.28%,分布于山东省西部的绝大部分区域。(2)山东省植被NPP年增加速率平均值为3.29 gC·m-2·a^-1,增加区域占山东省植被总面积的92.63%。其中,极显著增加区域占山东省总面积的16.56%,主要分布在烟台市、青岛市、日照市、临沂市、潍坊市、东营市和滨州市;显著减少和极显著减少的区域占山东省总面积的1.33%,零星分布在山东省东南部和北部黄河三角洲地区。(3)植被NPP受气候变化和人类活动等因素的共同影响,气候因素中降雨的影响最大,城市化随着人类活动的频繁逐渐成为植被NPP变化的重要驱动力。     

辽宁省潜在蒸散时空变化特征与成因

潜在蒸散量是衡量变化环境下区域水热资源演变的重要参数,探究其历史变化规律及制约因素对预测农业用水走势乃至合理制定相关决策都至关重要。基于辽宁省23个气象站点1966—2015年的逐日气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith模型与偏相关性检验法辨识辽宁省近50年潜在蒸散量的时空特征及其影响因素。结果表明:辽宁省各监测站年平均潜在蒸散量为453—1043 mm,多年变化趋势以1.43 mm/a的速度递减,并于2003年发生突变。此外,其时空差异性较为显著。在年代际尺度上表现为,辽西北至辽西南逐次降低;在季节尺度上表现为,夏季潜在蒸散量最高、春秋季节次之、冬季最低;日最高气温、日最低气温和日照时数的减少共同导致过去50年辽宁省潜在蒸散量在整体上表现出减少的趋势。该研究成果可以为水资源的优化配置,评价区域干湿程度等提供一定的理论支撑。     

江苏省农作物最大光能利用率时空特征及影响因子

基于遥感数据的光能利用率模型被广泛应用于计算陆地生态系统的生产力,但其结果对最大光能利用率(εmax)参数非常敏感。由于该参数存在明显的时空变异性,在区域尺度上难以确定。利用MODIS遥感数据、分县产量统计数据和VPM模型推算了2001—2010年江苏省各县逐年的农田εmax,分析了其时空变化特征及其可能原因。结果表明,在2001—2010年期间,江苏省61个县区农田εmax平均值的变化范围为0.757—3.435 g C/MJ,呈现北高南低、中间高四周较低的空间分布特征;各县区农田的εmax都呈现出上升趋势,但在2001—2006年期间存在明显的年际波动,2002年、2004年和2006年的εmax相对较低,2007年后全省农田εmax稳定上升;εmax的年际波动呈现由北向南递减的趋势;全省大部分地区εmax的年际变化与单位耕地面积农用化肥施用量呈正相关性,苏北北部尤为明显;同时也与C4作物产量所占比例相关。研究表明在利用光能利用率模型计算农田生产力时,需要发展能考虑εmax时空变化的参数化方案。     

2000-2010年石羊河流域NPP时空变化及驱动因子

基于MODIS卫星遥感数据,研究石羊河流域2000-2010年植被NPP的时空分布与变异特征,分析其与气候变化和人为影响的关系,并建立NPP人为影响模型.结果表明:石羊河流域NPP总量先升后降,在2002年达到顶点,再逐年下降,但下降过程中呈现一种周期起伏特征;整体来看,NPP变化与降雨呈明显的正相关性,与气温相关性不明显;局部地区来看,NPP与降雨显著相关,有些地区NPP与气温相关性也较强;年降雨量相关分界线为380与170 mm,＞380 mm的地区气温为主导因子,介于170 ～380 m的地区主导因子是降雨,＜170 mm的地区,降雨与人为影响共同主导.分析表明,2000-2010年,在人为作用下,石羊河流域植被NPP值年际增加量为2353.86 gC·m-2 ·a-1,表明该流域生态环境治理工程实施后,植被覆盖状况得到一定的改善.从植被类型来看,草地受人为影响的正向与负向作用均最为剧烈;农田受人为影响也很明显,耕种方式的改进与管理措施提高使NPP增加;绿洲边缘的戈壁植被、盐碱地植被、沙地植被、林地等受人为影响基本为正向,植被覆盖面积与质量均有所增加.     

海河流域植被净初级生产力时空变化及驱动因素分析

为揭示海河流域植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)时空变化特征及其时空异质性驱动机制，该文基于MOD17A3HGF数据集，综合自然和人为两方面的影响因素，利用变异系数、趋势分析、相关分析、Hurst指数以及地理探测器等，分析2000—2020年海河流域植被NPP时空格局演变特征和定量识别驱动因素及其影响力。结果表明：(1)时间上，2000—2020年海河流域植被NPP整体呈显著上升趋势，增速为1.73 Tg C·a^-1,年均NPP为326.75 g C·m^-2·a^-1,其中针叶林、阔叶林、灌丛、草地和农用地的NPP多年均值分别为313.59、385.28、353.03、320.12、295.22 g C·m^-2·a^-1。(2)空间上，植被NPP高值区集中于西北部山区，低值区集中于东南部平原区；NPP整体情况稳定，变异系数均值为0.17;未来变化趋势呈反持续性，植被NPP可能下降。(3)植被NPP与气温呈负相关，与降水呈正相关，降水为主要...     

南方丘陵区农业生态系统适应能力及其驱动因子——以衡阳盆地为例

全球变化背景下的适应性研究引起了广泛关注。南方丘陵区是典型的水稻农业区,研究其农业生态系统适应性尤为重要。采用主成分分析法对衡阳盆地农业生态系统适应能力进行了定量研究,分析不同适应能力区的适应性主要驱动因子。结果表明:适应能力的分布规律为衡阳市区最高,各县域适应能力呈现出盆地中部低、四周高的分布规律。不同适应能力区适应性驱动因子各异,高适应能力区主要驱动因子是经济条件,水热配合条件和灌溉设施是较高适应能力区的主要驱动因子,低适应能力区的主要驱动因子是人口规模和水土保持,热量和地形条件是极低适应能力区的主要驱动因子。高适应能力区因以农药和化肥的施用量为主要驱动因子具有短暂性,较高适应能力区以良好的水热配合条件和灌溉设施作为驱动因子具有可持续性,因而较高适应能力区的发展潜力超过高适应能力区。     

淮河流域1990-2015年间土地利用时空变化特征及驱动机制研究

淮河流域位于我国东部沿海地区, 是我国社会经济发展潜力最大的地方之一。通过ArcGIS空间分析、土地转移矩阵等方法, 揭示淮河流域25年间的土地利用时空变化特征和驱动机制。结果表明: (1)1990-2015年间, 淮河流域各土地利用类型占比为耕地>建设用地>林地>草地>水域>未利用地, 其中, 耕地减少面积最大, 减少了6536 km2, 建设用地增加面积最大, 增加了6926 km2, 其中建设用地呈明显的放射状扩散增加趋势。(2)25年间淮河流域整体的用地类型转化强度呈减弱趋势, 1990-2000年间所有土地类型之间存在剧烈的双向转化, 淮河流域西南部、东北部和北部耕地与草地、林地的双向转化最为明显。中部耕地与建设用地的双向转化最为明显。耕地与水域的双向转化主要发生在河流和湖泊沿岸。2000-2015年间土地类型之间的转化较轻微, 主要是耕地向建设用地转化, 较为均匀地分布在各个区域。(3)社会经济发展是淮河流域土地利用变化的最主要驱动力, 尤其在2005年后更加明显。探究淮河流域土地利用类型时空动态变化和驱动机制, 可为淮河流域土地资源的科学管理与利用提供依据。     

基于改进的CASA模型三峡库区NPP时空特征及气候驱动机制

采用改进后的CASA模型对三峡库区2001-2015年的NPP进行了估算。通过Sen斜率的方法,对NPP的年内及年际时空变化趋势及分布特征进行了分析;基于相关性分析方法,深入探讨了气候因子对NPP的驱动机制;并以气候模式模拟结果为输入项,对NPP的未来变化趋势进行了预测,得到如下结论：（1）2001-2015年间,三峡库区NPP的月值呈单峰型季节变化趋势,峰值达到160 gC m^-2月^-1,发生于7月。NPP年际变化呈波动型上升趋势,幅度较小,多年平均值为727 gC m^-2 a^-1。空间分布上,主要表现为库首库尾较高、库腹较低和长江以北高于长江以南的特点。（2） NPP与降水、气温及净辐射等气候因子之间均呈显著正相关,其中与气温的相关性最强,与降水的相关性最弱,植被生产力对气温的变化更为敏感。（3）未来15年NPP多年平均值为859 gC m^-2 a^-1,总体呈微弱减小趋势,幅度为4.14 gC m^-2 10a^-1。与现状对比来看,未来NPP表现出一定程度的增加,总体而言,三峡库区植被长势趋好,呈良性稳定态势发展。     

区域气候背景对城市热岛效应的影响规律

城市热岛效应受到区域气候背景的影响而具有显著的时空差异性,尚缺少大尺度对比研究。利用1991-2019年的月均气象数据,量化了我国69个典型城市的大气城市热岛效应强度,从热带、干带、暖温带、冷温带和极地带五个气候带,分析城市热岛效应的时空特征规律。结果表明：（1）区域差异：干带热岛效应明显高于其他气候带,极地带最弱,且表现为较强的冷岛效应,热带、暖温带、冷温带热岛效应较弱,而冷温带的京津冀地区由于城市化程度较高,表现出较强的热岛效应,温暖带中西南地区较为明显;（2）季节性差异：不同季节城市热岛效应的强弱关系在不同气候带有所不同,秋季热岛效应较为稳定,热岛和冷岛效应均主要处于弱强度范围,春、冬热岛效应较为波动,易出现强热岛、强冷岛效应的极端现象,夏季热岛效应发生率最高;（3）时间演变规律：城市热岛效应的多年演变规律在相同气候带较为一致,2010年前后是各气候带各季节城市热岛效应的变化拐点,2010年后,干带、冷温带、暖温带热岛效应均有所下降,热带、极地带有所上升。     

城市居民对高温热浪的感知——基于福州市的调查

全球气候正在经历以变暖为主要特征的显著变化,高温热浪更是其突出表现。民众感知是适应高温热浪的重要前提与社会基础。以高温热浪发生最为剧烈的福州市为例,基于585份问卷调查数据,分析了城市居民对高温热浪的感知及其差异。结果显示:(1)75.56%的居民能够准确感知当地气温升高趋势,85.81%的居民认为2000年至今气温升高最为明显,感知结果与气象监测数据基本一致;(2)居民对于高温热浪影响感知水平较高,85.81%的居民认为高温热浪对个人与家人的日常生活有显著影响;(3)不同年龄段居民对气温升高趋势感知差异明显,而不同健康状况居民对高温热浪影响感知差异明显。研究对于引导城市居民采取适应措施减缓或消除高温热浪不利影响,以及政府制定适应政策具有一定的借鉴。     

喀斯特山地城市内山体绿地对城市热岛的减温效应——以安顺市西秀区为例

山体绿地是喀斯特山地城市内典型的城市绿地景观类型,其对于改善城市生态环境、提升喀斯特山地城市生态服务功能具有重要作用.以黔中典型喀斯特山地城市安顺市为研究对象,运用2011年和2016年两期热红外遥感影像和城市景观结构空间数据,在反演分析城市热岛效应及其强度时空分布特征的基础上,运用冷热点分析剖析了山体绿地与城市热岛效...     

1956-1998年间中纬度近海与内陆城市年气温与热岛效应的变化趋势

选取纬度相近、发展规模类似的近海（济南）与内陆（西安）城市为研究对象,对比分析了1956—1998年间济南和西安气温与热岛效应的变化趋势.结果表明：1956—1978年间,除济南年均最低气温以0.37 ℃·10 a^-1的速率上升外,2个城市的气温指标均无明显变化趋势;1979—1998年间,2个城市则表现出显著的增温趋势,其中西安年均最高气温和年均气温的增加速率大于济南,济南年均最低气温的增加速率大于西安.1956—1978年间,2个城市均存在城市热岛效应但无显著增加趋势,1979—1998年间的热岛效应明显强化,以西安在年均气温（0.22 ℃·10 a^-1）和年均最低气温（0.32 ℃·10 a^-1）上表现的热岛效应的增加趋势更为明显.济南热岛效应强度和年际波动均大于西安,但其增加速率却小于西安.济南年均最高气温、年均气温和年均最低气温的增温速率和热岛效应强度明显不同,西安则较接近.3个气温指标中以年均最低气温的增加趋势最明显,同时对热岛效应的响应最显著,年均最高气温的波动性最大.地理位置不但影响城市增温的幅度,而且也深刻影响着城市增温的形式与热岛效应强度.     

1956—1998年间中纬度近海与内陆城市年气温与热岛效应的变化趋势

选取纬度相近、发展规模类似的近海（济南）与内陆（西安）城市为研究对象,对比分析了1956—1998年间济南和西安气温与热岛效应的变化趋势.结果表明：1956—1978年间,除济南年均最低气温以0.37 ℃·10 a^-1的速率上升外,2个城市的气温指标均无明显变化趋势;1979—1998年间,2个城市则表现出显著的增温趋势,其中西安年均最高气温和年均气温的增加速率大于济南,济南年均最低气温的增加速率大于西安.1956—1978年间,2个城市均存在城市热岛效应但无显著增加趋势,1979—1998年间的热岛效应明显强化,以西安在年均气温（0.22 ℃·10 a^-1）和年均最低气温（0.32 ℃·10 a^-1）上表现的热岛效应的增加趋势更为明显.济南热岛效应强度和年际波动均大于西安,但其增加速率却小于西安.济南年均最高气温、年均气温和年均最低气温的增温速率和热岛效应强度明显不同,西安则较接近.3个气温指标中以年均最低气温的增加趋势最明显,同时对热岛效应的响应最显著,年均最高气温的波动性最大.地理位置不但影响城市增温的幅度,而且也深刻影响着城市增温的形式与热岛效应强度.     

The urban heat island in a small city in coastal Portugal

This project arose from the need to study the phenomenon of the urban heat island, since only by recognising this phenomenon can we moderate it to improve the human and urban environments. Not only big cities develop urban heat islands. This study detected the presence and recorded the characteristics of an urban heat island in the small coastal city of Aveiro, Portugal. The study was developed through the scheduled measurements of air temperature and the analysis of the geographical, meteorological and urban conditions. The form and intensity of Aveiro’s heat island are a response to the interaction of three principal factors: the urban morphology (the hottest zones in the city are those with the tallest and the highest density of buildings, without green spaces and with intense generation of heat from traffic, commerce and services); the meteorological conditions (the intensity of the island is at its maximum when the sky is totally clear and there is no wind, and at its minimum in those situations when there is atmospheric instability, such as wind, cloud and precipitation); and the proximity of the coastal lagoon (which borders the city to the west and northwest and moderates seasonal temperatures. The urban heat island influences the comfort and health of its inhabitants, thus urban planning is very important in the moderation and prevention of this phenomenon. Received: 7 July 1999 / Revised: 24 April 2000 / Accepted: 26 April 2000     

基于遥感的城市绿色空间演化过程的温度效应研究——以福州主城区为例

以福州主城区绿色空间为研究对象,基于遥感手段,研究绿色空间的复杂演化对地表温度扰动的影响。研究发现:(1)1993—2016年,福州主城区下垫面绿色空间损失和扩张面积分别为46.50km²和4.73km²,面积差达到41.77km²。(2)不同温度区的分布格局发生了较大变化,冷岛区面积大幅减少,热岛区面积显著增加。从各温度等级内的土地利用分布来看,低温区内分布较多湿地和水体,次低温区以林/草地为主。(3)城市热岛重心与城市重心的迁移方向有关;而城市冷岛重心与城市绿色空间的分布关系密切。(4)不同绿色空间演化过程引起的降温效应大小依次为:绿色空间扩张>绿色空间不变>绿色空间交换>绿色空间损失。绿色空间扩张带来的平均降温幅度约为5.0℃,而绿色空间损失引起的平均增温约为7.0℃。不同的演化过程下,通过增加等面积的绿色空间,并不能抵消先前绿色空间损失带来的升温。因此,科学合理的绿色空间规划对于有效缓解城市热岛至关重要。     

海岛型城市生态安全格局研究——以平潭岛为例

在快速城市化带来的城市生态安全严重威胁着城市可持续发展的这一时代背景下,构建城市生态安全格局是实现区域和城市生态安全的基本保障和重要途径。结合平潭综合实验区总体规划,从城市生态安全角度出发,在对平潭岛生态环境本底条件的调研基础上,选取与平潭岛的城市生态安全关系密切的6个关键生态因子进行深入分析,并通过层次分析法和GIS空间叠置法综合多要素分析了平潭岛的生态敏感性,最终有针对性地提出了面向新一轮大规模城市开发热潮的平潭岛城市生态安全格局。研究成果可为平潭岛的城市开发建设提供决策支持,对维护平潭岛城市生态安全、促进平潭岛可持续发展具有重要的理论和现实意义,同时也对其它海岛型城市的生态安全格局研究具有一定的借鉴意义。