基于RS的区域城市化对热岛效应的影响机制研究——以长三角城市群为例

摘要

随着全球城市化的快速发展,“城市气候变化”问题越来越突出,引起国内外广泛关注.其中,城市“热环境”、“热岛”的形成及变化机制是当前城市气候、环境、规划和管理等多学科研究的热点问题.我国正处在城市化的加速发展阶段,城市“热环境效应”已经成为制约城市发展的严重生态环境问题之一.伴随着我国快速的城市化进程,以多个不同规模、功能的城市聚集发展为主要特征的“城市群”将是我国城镇化发展的主体形态,“城市热环境”问题已不不仅仅是城市自身面临的问题,而是跨城市和整个区域面临的问题.因此,从不同尺度上,深入分析“城市群热环境”的形成机制对改善城市热岛效应问题和优化区域一体化的城市群发展模式具有重要的理论支持意义.本文以“长三角城市群”为研究区域,应用多源遥感数据,从 “城市群”和“城市”两个空间尺度上,定量反演了长三角区域2000-2010年地表温度的时空分布格局.在区域尺度上,揭示了长三角地区“高温区”的空间分布模式及变化特征;在城市尺度上,揭示了不同城市“热岛效应”强度的时空变化特征.并进一步结合人类的社会、经济活动指标,探索分析了长三角城市群地表“热环境”时空演变特征的驱动机制.rn 主要研究内容包括三个部分:(1)应用MODIS 遥感数据定量提取了2000-2010 年长三角区域的“地表高温区”(2)在城市群尺度上,揭示了长三角“地表高温区”的时空分布模式及演变的驱动机制长三角地区“地表高温区”的时空分布及演变过程揭示,2000-2010 年以来:1)长三角城市群形成了3 条发展廊道,分别为沿长江北岸的发展廊道、沿长江南岸的发展廊道、沿海岸线的发展廊道.高温区的分布形状由“L”字型过渡到“Z”字型再过渡到“M”字型,最后有向“区”字型转变的趋势;2)这些“高温区”的空间分布存在显著的空间自相关性;3)“高温区”的时空分布与不透水地表覆盖的时空分布特征具有明显的正相关性.不透水地表覆盖的增加,是长三角区域“高温区”范围增加的主要原因.4)“高温区”的时空分布与人口密度具有明显的正相关性.人类活动也是高温区范围增加的重要因素.(3)在城市尺度上,揭示了不同城市“热岛效应”强度的时空分布模式及演变的驱动机制不同城市的“热岛效应”强度的时空分布及演变过程揭示,2000-2010 年:1)2010 较2000 年,多数城市的“热岛效应”强度下降.原因分析表明,“热岛强度”与城市不透水地表的面积呈显著负相关,由于多数城市的城市化和郊区化程度均很高,不仅表现在城区的外延式扩展,而且郊区的不透水地表面积也大量增加,因此造成郊区相对温度的升高,进而城市尺度的“热岛强度”降低;2)“热岛强度”变化的驱动机制分析表明:总体上,经济城市化水平和热岛强度呈显著正相关,但不同产业的影响明显不同.第一产业GDP 对热岛强度有抑制作用,主要因为第一产业为农业,在农业生产的过程中会出现大面积的植被、水体等,这些地表覆被类型会对地表温度起到抑制作用.但是,随着农业现代化水平的提高,如温室、塑料大棚等促进地表温度提升的地表覆的增加,第一产业对热岛强度的影响减弱.第二产业GDP 对热岛效应有促进作用,但也存在一定的阈值范围,主要原因为,工业生产导致了大量能源耗费和热排放,随着其生产总值的提高,工业技术水平得到提高,能耗和排放水平降低,进而对热岛强度的影响变弱.第三产业GDP对热岛效应有促进作用,但是很弱,主要原因是,第三产业的能耗和排放相对较低,进而对热环境的影响相对较小.