天津市中心城区和滨海新区热岛效应研究

摘要

近年来我国城市化进程不断加快，相伴而生的各种城市化生态环境问题因其与人类活动的直接相关性日益受到国内外学者的专注。城市热岛效应作为重要的生态环境问题之一正逐步改变着人们的生活质量。城市化建设带来的城市下垫面结构改变加剧热岛效应。作为我国四大直辖市之一，随着人口规模不断扩大，经济发展水平不断提高，城市化进程不断加快，天津市面临着较一般城市更加严重的热岛效应。近些年，国家提出建设滨海新区战略使天津市经济水平持续增长更是加剧了其所面临的热岛效应。因此深入研究天津市热岛效应的时空分布特征和影响因素，不仅具有重要的生态、环境意义，而且有利于城市规划和建筑更加科学合理。
　　 本文以遥感技术和地理信息技术为基础，利用Landsat-TM/ETM+的热波段数据反演天津市中心城区和滨海新区地表亮温，分析研究区热岛效应时空变化趋势。然后提取研究区归一化地表指数，并基于指数划分土地利用类型。从植被，建筑和土地利用类型等方面剖析影响热岛效应的因素。主要研究内容如下：
　　 （一）天津市中心城区和滨海新区时空分布规律：整个研究区热岛效应不断加剧，呈“双核”式分布特点。其中，中心城区热岛效应在不断增强，呈现出以市内六区为核心辐射状向外发展的趋势，而滨海新区则经历了从无到有，从弱到强，再由强到弱的过程。在市内六区至其他各区之间出现了带状热岛，并且强度在不断增加。
　　 （二）从归一化地表指数与亮温之间关系来分析影响研究区热岛效应的因素：通过归一化地表指数与亮温进行回归分析表明研究区内表示植被覆盖度的NDVI与亮温之间并没有相关性，这与大部分研究成果不同。然后从NDVI细化分级和不同土地类型中NDVI与亮温分别进行回归分析解释研究区内NDVI与亮温没有相关性的原因；而表示建筑密度和裸地的NDBI和NDBaI与亮温呈现正相关，表明建筑和裸地会加剧热岛效应；表示水体的MNDWI与亮温呈负相关，表明水体能够有效降低亮温，缓解热岛效应。
　　 （三）针对不同土地利用类型对热岛效应的影响进行分析：首先剖析了研究区内土地利用分布和时空变化规律，然后分别统计不同土地类型的亮温平均值和标准差。将建成区、植被区、裸地与亮温最低的水体进行差值运算表示热岛强度，结果表明研究区内建成区亮温平均值最高，热岛强度最大；其次是植被区；裸地热岛效应呈加剧趋势，但变化较大。标准差表明亮温变化幅度，亮温变化按大小依次为建成区、裸地、水体和植被覆盖区。
　　 （四）最后针对影响热岛效应的因素提出一些缓解对策：城市建设过程中加强植被绿化，保证一定量的植被绿地面积；城市规划和建设过程当中合理安排城市布局，绿地、水体和建筑交替布置，降低建筑物密度，减缓热岛强度；水体也是缓解热岛效应的重要类型，特别是清洁水体，因此需要降低水体污染；最后普通民众在日常生活当中通过选择公共交通出行，减少空调使用等方式减缓热岛效应。