城市熱島演變及其影響因素研究.pdf

1、城市化導(dǎo)致城市人口和建筑的迅速增加，城市自然地表逐漸被城市不透水地表如水泥、柏油路面及混凝土等所代替，地表覆蓋性質(zhì)的改變使得地表與大氣間的水分、物質(zhì)和能量交換發(fā)生變化，形成城市地區(qū)氣溫或者地表溫度明顯高出城市周圍的特殊小氣候特征--城市熱島效應(yīng)。城市熱島引起的城市地表溫度的升高將產(chǎn)生一系列的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，調(diào)節(jié)和控制著城市生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，研究城市化過程中的城市熱島時(shí)空演變特征及其主要影響因素是城市熱島的核心，將為改善城市人居環(huán)境、城

2、市規(guī)劃、環(huán)境管理及城市的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
　　 本文以武漢市為例，以1987-2007年約20年間的遙感衛(wèi)星影像Landsat TM數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)來源，結(jié)合氣象站點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)資料和城市土地利用信息，以遙感定量反演和GIS空間分析為技術(shù)支撐，以景觀生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，全面系統(tǒng)的分析了城市化地表覆蓋類型變化、不透水面分布、城市熱島時(shí)空演變特征及其主要影響因素分析，并得出以下結(jié)論：
　　 (1)從人口城市化、經(jīng)濟(jì)城

3、市化、空間城市化和生活方式的城市化四個(gè)層次選取15項(xiàng)代表城市化特征指標(biāo)，并分析武漢市1987-2007年的城市化發(fā)展與武漢市氣溫變化趨勢的影響，結(jié)果表明城市化對(duì)武漢市20年的氣溫具有明顯的貢獻(xiàn)。
　　 (2)對(duì)武漢市地表溫度的時(shí)空分布特征的分析結(jié)果表明武漢市地表溫度的分布與城市發(fā)展有著較好的一致性，高溫集中分布于建設(shè)密度大、人口集中的城市中心區(qū)和城鎮(zhèn)的建成區(qū)，而低溫則分布于大型水體及武漢市的近郊和郊區(qū)的植被覆蓋區(qū)；隨著城市化的發(fā)

4、展對(duì)城市熱環(huán)境特征的影響，武漢市高溫區(qū)面積有著明顯的增加趨勢，熱島范圍也明顯擴(kuò)張。
　　 (3)1987-2007年各土地利用/覆蓋類型變化明顯，其中變化最大的是建設(shè)用地的面積，20年間增加了303.14%，不同的土地利用/覆蓋類型的熱環(huán)境特征表現(xiàn)出明顯的差異：建設(shè)用地和裸地表現(xiàn)出類似的高溫，成為熱島最容易發(fā)生的區(qū)域，而有植被覆蓋的耕地、林地和草地則表現(xiàn)出較低的溫度，最低溫度則主要集中在水體類型；超過90%的建設(shè)用地區(qū)域和超過8

5、0%的裸地區(qū)域被次高溫和高溫占據(jù)，說明這兩種類型的地表覆蓋更容易成為熱島中心，只有0.01%到1.6%的水體面積被確定為熱島。
　　 (4)20年間中密度發(fā)展區(qū)域(45%80%)面積分別增加了424.34%和221.00%，說明城市化的發(fā)展導(dǎo)致城市新增道路和建設(shè)面積的增加，從而使城市不透水面率不斷增加；城市熱島范圍的擴(kuò)張與城市不透水面的增加趨勢表現(xiàn)出良好的一致性，這就說明不透水面率能很

6、好的詮釋城市熱島的變化：利用1%和0.01的增量分別統(tǒng)計(jì)ISA和LST平均地表溫度并進(jìn)行分析，結(jié)果表明平均NDVI與地表溫度之間具有更強(qiáng)的線性相關(guān)性，并且對(duì)地表溫度的影響也更大。
　　 (5)對(duì)武漢市不同尺度范圍內(nèi)城市熱島的主要影響因素進(jìn)行分析，并對(duì)各影響因子進(jìn)行主成分回歸分析，結(jié)果表明，各影響因子對(duì)地表溫度的影響具有明顯的尺度性。本文所選與人類活動(dòng)有關(guān)的影響因子對(duì)市域5000m×5000m尺度的地表溫度影響并不明顯，對(duì)中心城區(qū)