进入新世纪以来我国城镇化进程发展迅速。截止2017年底,我国城市化率达到了58.52%。城镇化率的提高背后是城市化建设的迅猛发展。高速城市化建设进程带来了下垫面材质的剧烈改变。绿地水体减少、人工建筑物增加、城市地表粗糙度增加,由于人工材质其热容量低、导热系数高,对太阳的吸收率高,发射率高,地表粗糙度增加降低了天空视角系数,阻碍了自然流通,恶化了城市热环境。本文以城市下垫面的总热量输出为研究对象,探索不同下垫面材质的红外辐射能量、对流换热能量、潜热能量输出等问题,由于这些能量都能被大气所直接吸收,从而导致城市热环境的改变。本文的研究可以为揭示城市化过程中城市热环境的演变过程提供基础支撑。本文的主要工作如下:首先,以重庆大学城为对象,通过分析卫星图像和实地调研,得出2005~2015年研究区域下垫面材质详细分布及其变化情况,结果显示研究对象范围内,下垫面材质从原来的植被变迁为土壤、混凝土、沥青、塑胶、金属等。其中植被面积占比由2005年的93.61%降低到2015年的69.16%,人工下垫面混凝土、沥青、金属、塑胶面积占比由2005年的0%提高到2015年的26.15%,水体面积占比基本不变。通过实地调研,获得了对象区域人工构筑物的占地面积、高度等,得出了研究对象区域内的面积扩大系数为1.678。其次,对下垫面的能量输出进行了分析,得出在2005到2015年下垫面能量输出逐年增加,年平均增加率为0.37%,其中春季能量输出增加率0.39%,夏季能量输出增加率为0.65%,秋季能量输出增加率0.25%,冬季能量输出增加率0.09%;进一步研究发现,夏季晴天能量输出增加率0.81%。同时,对比红外辐射能量、对流能量和潜热能量输出,发现红外辐射能量对城市热环境影响最大,处于主导地位。从2015年分析数据来看,对流能量/辐射能量比值范围为-0.093~0.199,潜热能量/辐射能量比值范围为0.002~0.063。最后,通过分析典型天气状态典型时刻下垫面材质的能量输出分析,结果显示不同的下垫面材质对城市地表能量输出影响差别很大。以材质全年平均总热流传输大小来排序,一般为沥青、塑胶大于混凝土、瓦屋顶、金属、土壤,水体、植被最小;在夏季晴天则存在一定的差异性,从大到小排序为塑胶、沥青、混凝土、金属、瓦屋顶、水体、土壤和植被,人工材质下垫面的能量输出远远高出天然材质下垫面,塑胶平均总热流密度比植被高170W/m~2;在冬季情况略微有所不同,从大到小排序一般为塑胶、沥青、水体、土壤、植被、瓦屋顶、混凝土、植被和金属,人工下垫面和天然材质下垫面区别不大。另外混凝土、金属和瓦屋顶材质在冬季低温环境时从附近空气吸收热量。