多核城市空间扩张对城市热岛效应的影响研究——以厦门为例

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城市是人生产生活行为发生聚集地,在内部各种资源无法满足人口需求时,城市建设开始向外蔓延。在城市扩张过程中,原本土地植被遭到破坏,自然地表逐渐被人工路面取代,建筑高度和密度逐渐提高,城市内部对热能的吸收量增加,却没有途径向外部输送,导致热量聚集,局部温度明显高于周边地区的现象就是热岛效应。作为城市扩张的副产物,热岛效应对环境质量、生产能耗、人体健康等方面带来众多负面影响。研究城市扩张与热岛效应的关系,可以从源头入手,从城市建设方面抓住热岛效应的主要影响因素。厦门是中国早期作为经济特区先发展起来的城市之一,近年来高温天数增加,最高温度与武汉等火炉城市接近。厦门市被水域分割为本岛和内陆两部分,发展主中心位于本岛,岛外两个新城副中心和四个次中心,彼此分离,自成组团,其热岛效应时空间格局具有一定的特殊性。因此,以厦门为例,探讨城市空间扩张与热岛效应之间的相关性,对地理条件限制性强的多核心发展型城市的热岛效应研究具有一定借鉴意义。现有的城市扩张与热岛效应关系研究中,主要是从地表覆盖三大指数入手,鲜少从城市扩张角度入手,挖掘潜在可能对城市热岛效应产生影响的因子有哪些。因此,本文以厦门市93个社区管理单元为研究范围,一方面利用夜间灯光数据分析厦门历年城市扩张特征,另一方面运用多源遥感数据分析厦门市热岛效应时空动态分布情况。在此基础上,按照城市扩张内涵,将城市扩张分为外向扩张和内向扩张两大类,分别研究其与热岛强度之间的关系,并提出了相应的调控手段。本文研究成果主要包括:(1)2000-2018年,厦门市城市热岛分布由分散到集聚,再到沿路网发散,最后呈现“岛内一点,岛外四点,南北一轴”的分布格局。沿几何中心向外,厦门市整体温度剖面不是有规律的线性下降,在中部出现小幅增长,本岛地区温度剖面呈现先升后降情形。高温区域多为工业用地和居住用地。(2)2000-2018年,厦门市城市扩张重心由本岛逐渐向西北移动,扩张速度持续增大,扩张强度在2012年达到峰值后逐步稳定在0.1附近。建成区紧凑度逐渐增大,厦门市本岛扩张已经进入后期,岛外建设处在加速中期且还未形成规模。(3)城市扩张对热岛效应的影响存在正向和负向两种关系。外向扩张中,初期扩张阶段中扩张强度是影响热岛效应的主要因子,后期阶段转变为扩张速度。内向扩张中,水域占比和NDVI对温度起到减缓作用,其余指标均起到加强作用。其中,地均GDP、工业用地占比、建设用地占比对地表温度影响最为显著。综上所述,与传统发展组团彼此相连的单中心城市对比而言,受到强地形限制的多核发展城市,并没有呈现主中心高,逐步向四周减弱的形式。其热岛格局与城市建设方向和土地建设类型密切相关,地理分割既是劣势也是优势,在发展建设过程中一定要重点考虑到用地布局。因此,本文提出多核发展型城市调控热岛效应要从以下几方面入手:(1)分区域把握城市扩张方向和规模,主城区建设以功能转移为主,次中心以分散组团建设为主,杜绝热岛区连片蔓延,参照盛行风向预留出城市风廊,带走组团内部滞留的热量。(2)重新整合现状用地,清理低效高耗能用地。将组团内部的工业用地与配套居住用地分割开,避免热源过度集中。同时,完善组团内部的公交系统,鼓励绿色出行方式。(3)梳理现状水系和绿地,形成完整的景观网络,将景观类斑块嵌入建成区中,增加与周边建成区的接触面,提升热量转换效率。(4)鼓励老旧街区自主更新,推行海绵城市理念。单体建筑建设要考虑三维层面上对温度的影响。本文正文共约45300字,图表45幅。
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