土地利用时空格局对城市热环境的影响研究——以京津冀城市群为例

摘要

城市化不断改变城市下垫面状况，直观表现为土地利用类型间相互转化，不同土地利用类型的物理特性决定了其对热环境作用差异。科学研究土地利用对热环境的作用机理，对于缓解热环境恶化、提出热环境改善措施等具有重要意义。本文利用京津冀地区土地利用数据和 MODIS 地表温度产品数据，分析京津冀地区近十年来的土地利用变化情况和地表热环境时空演变特征，识别了不同用地类型对区域及城市热环境贡献度指数，探讨了建设用地空间变化对城市热环境的影响，从多用地类型配置和建设用地空间优化两个方面提出改善措施。 主要研究结果如下： （1）京津冀地区以耕地为主，水域和未利用地面积较小。林地、草地多分布于东北部山区，耕地、农村居民点、城市建设用地分布于华北平原。2005-2015 年间，京津冀地区土地利用变化剧烈，主要表现为耕地减少和城市建设用地增加，其中耕地减少6842km2，城市建设用地增加6652km2，分别占研究区的3.20%和3.11%。城市间用地特征差异明显，秦皇岛市耕地仅减少了84km2，石家庄市和保定市耕地减少超过900km2；北京市和天津市城市建设用地增幅在 55%左右，河北省大部分城市增幅均超过 100%。空间上看新增城市建设用地多分布于原有城市建设用地周围或交通沿线，城市建设用地斑块扩大。 （2）京津冀城市群日间年平均地表温度呈上升趋势，2015年较2005年日间年平均地表温度上升0.97℃，拟合线性变化率为0.367℃/10a。春季、夏季和冬季地表温度上升，拟合线性变化率均超过0.5℃/10a；秋季日间年平均温度下降，拟合线性变化率为-1.53℃/10a，下降趋势明显。年均地表温度升温明显的地区主要位于华北平原，其中廊坊市最为突出。四季热力格局表现出较大差异，春季和秋季特征类似以中温等级为主，热力格局较破碎；夏季地表温度以较高温等级为主；冬季地表热力情况表现为随纬度上升热力等级逐渐降低的空间分布。 （3）京津冀地区不同土地利用类型对热环境的贡献角色随昼夜、四季变化差异明显。林地、草地是降温类型用地，城市建设用地和农村居民点是升温类型用地，而耕地在白天为区域升温，春、秋、冬季夜间为区域降温，夏季夜间温度高于区域平均温度。十年间，林地、草地对区域的降温影响强度增加，表现为贡献度指数绝对值增大，城市建设用地和农村居民点贡献度指数上升，对区域的升温效果增强，耕地贡献度指数稍有下降，升温效果减弱。不同城市内的各种用地类型在不同昼夜、不同季节中所承担的升温和降温作用角色和作用强度也有较大差异。 （4）京津冀地区各城市中建设用地空间结构几乎无变化，新增建设用地大多依附于原有建设用地，在其基础上进行扩张。2015 年各城市建设用地热岛强度大多低于 2005，但原有城市建设用地的热岛强度较2005年有明显上升。 （5）细化新增城市建设用地扩张方式，可以分为填充型、边缘型和飞地型，受城市建设和政策等的影响，十年间边缘型扩张为主要扩张方式，填充型扩张面积仅有 1.09%。不同城市的扩张方式和面积存在较大区别。对比不同城市的三种扩张方式的热岛强度，填充型扩张方式热岛强度>边缘型>飞地型。将建设用地扩张与热力等级升级情况进行空间叠置，边缘型扩张斑块与新增热岛斑块大致吻合，二者具有较高的空间一致性。

目录

第一个书签之前