自二十一世纪以来,我国依然呈现出快速的城市化进程,区域性气候变化尤为突出,城市热岛效应作为区域性气候变化的表现形式之一,给城市生态环境构成严峻挑战。在气候变暖的背景下,全球极端气候频发,城市热岛将进一步加剧城市热环境,给人们的健康带来严重的威胁。近年来,关于城市热岛的时空变化监测,以及对其驱动因素的评估,是科研人员和政府机构关心的热点问题。本文基于土地覆盖、地表温度、反照率、植被绿度、植被连续场、夜间灯光、气温、降水和高程数据,采用简单的统计分析,量化了地表城市热岛强度和驱动因素的时空变化特征,借助Prophet模型分析了2000年至2017年间中国102个百万人口大城市的地表城市热岛强度的季节性变化和时间变化趋势,同时预测了2030年的热岛强度。最后,采用空间自相关分析、多重共线性诊断以及建立最小二乘回归和逐步多元线性回归、地理加权回归,分析了地表城市热岛强度与驱动因素之间的关系。本研究的结论见以下几个方面:(1)基于线性拟合及统计分析,量化了地表城市热岛强度及驱动因素的时空变化特征。结果表明,中国地表城市热岛强度和驱动因素均呈现出明显的空间异质性和复杂性。在夏季白天呈现出最强的热岛强度,在冬季白天呈现出最弱的热岛强度,且南方城市的热岛强度大于北方城市的热岛强度。在夜间,热岛强度的季节性变化较小,但空间变化显著,相比于南方城市的热岛强度,更高的热岛强度发生在北方城市。地表城市热岛强度在空间上呈现出显著的时间变化趋势差异,但在大部分城市呈现出显著的增长趋势。驱动因素在不同城市呈现出显著的时空趋势差异。(2)采用Prophet模型分析了地表城市热岛强度的季节性变化和时间变化趋势。结果表明,在昼夜变化上,白天的年度季节性振幅比夜间大,其主要集中在1℃至3℃(最高频数出现在2℃左右),而夜间集中在0.2℃到0.9℃之间。在季节变化上,88%的城市的最大热岛强度发生在夏季,80%的城市的最小热岛强度发生在冬季。在时间变化趋势上,在白天和夜间分别发现78%和83%的城市呈现出地表城市热岛强度的增强趋势。在白天,更多的南方城市比北方城市呈现出增强趋势,而夜间相反。到2030年,无论是白天还是夜间,中国地表城市热岛强度都将会变得更为明显。(3)在进行空间自相关分析和多重共线性诊断的基础上,通过建立最小二乘回归、逐步多元线性回归、地理加权回归来分析地表城市热岛强度与驱动因素的关系。结果表明,昼夜地表城市热岛强度和驱动因素(除城乡建设密度强度差异和城乡夜间灯光差异外)具有显著的空间自相关性。此外,基于地理加权回归模型的决定系数大于最小二乘回归和逐步多元线性回归的决定系数,表明地理加权回归在表达地表城市热岛强度与驱动因素的关系是更有效的,意味着地表城市热岛强度与驱动因素的关系是空间变化的。综上所述,该研究基于国家尺度定量地分析了地表城市热岛强度的时空变化特征,并调查了地表城市热岛效应的驱动机制,本文结果可为城市热岛的监测与治理提供参考。