【摘 要】
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福州作为夏热冬暖的典型代表城市,近30年内年平均高温日数32.6天,被冠以“火炉城市之首”。城市夏季高温已经成为影响福州宜居的首要因素,因而福州城市热岛是值得深入探索的主题。本文交叉运用景观生态学、地统计学、城市规划学等学科理论知识,基于遥感和GIS等技术处理1996-2016年四期LANDSAT夏季影像数据、城市用户兴趣点和道路数据,研究福州热岛形成机制及其预测结果。研究获得了二十年福州城市热岛
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福州作为夏热冬暖的典型代表城市,近30年内年平均高温日数32.6天,被冠以“火炉城市之首”。城市夏季高温已经成为影响福州宜居的首要因素,因而福州城市热岛是值得深入探索的主题。本文交叉运用景观生态学、地统计学、城市规划学等学科理论知识,基于遥感和GIS等技术处理1996-2016年四期LANDSAT夏季影像数据、城市用户兴趣点和道路数据,研究福州热岛形成机制及其预测结果。研究获得了二十年福州城市热岛强度(Urban Heat Island Intensity,UHⅡ)的年际变化、热景观格局和横纵剖面变化特征,在0.5 km×0.5 km、1 km×1 km、2 km×2 km、3 km×3 km四个尺度上构建城市热岛与23个影响因子的响应机制模型,运用CA-Markov模型模拟预测福州热岛多情景动态,最后提出缓解城市热岛的调控方案。本文主要结论如下:(1)福州UHⅡ动态:城市热岛的强度和范围均有加剧趋势,与福州建成区扩张程度和范围保持一致。UHⅡ面积变化:二十年间冷岛区面积与热岛区面积从102.03 km~2、216.41 km~2依次变为98.34 km~2、220.10 km~2;UHⅡ空间格局变化:郊区到城中心UHⅡ梯度明显加强,强冷岛和冷岛呈环状分布,弱热岛和热岛呈面状分布,强热岛呈现“多中心”现象;热岛景观格局变化:热岛景观斑块数量二十年内减少2607个,热岛斑块趋于集中,出现“强热岛”中心;UHⅡ剖面变化:由西向东UHⅡ剖面最大值依次为0.76℃、0.83℃、0.90℃、0.73℃,由北向南UHⅡ剖面最大值依次为0.81℃、0.82℃、0.83℃、0.91℃。(2)福州UHⅡ机制:城市热岛综合模型的R~2为0.831,影响因子排序:城市下垫面类型>城市人为活动强度>城市景观结构。城市下垫面对UHⅡ的总体解释率3 km尺度上达到74.47%-84.14%,其中不透水面单独解释率为28.59%-76.76%,绿地和水体共同解释率为27.94%-58.25%。不透水面与UHⅡ呈正向相关,拟合效果最好R~2为0.768,每增加1个单位的不透水面,UHⅡ增加0.476℃;绿地与UHⅡ呈负向相关关系,拟合结果最佳R~2为0.357,每增加1个单位的绿地,UHⅡ减小0.36℃;水体与UHⅡ并非始终是负向相关,拟合结果最佳R~2为0.477,每增加1个单位的水体,UHⅡ减小0.785℃。城市景观结构对UHⅡ的总体解释率在3 km尺度上达到62.74%-82.67%。城市人为活动强度对UHⅡ的总体解释率达到18.01%-40.93%,其中道路密度和POI密度每增加1个单位,UHⅡ最小值依次上升0.285℃、0.123℃。(3)福州UHⅡ预测:利用CA-Markov模型建立福州1996-2016年热岛空间动态模型,精度达88.73%。将2020年、2030年福州热岛状况与2016年对比分析,在自然增长情景下,冷岛依次增加8.46 km~2、6.36 km~2,弱热岛依次减少8.79 km~2、9.30 km~2;在生态保护情景下,冷岛依次增加6.74 km~2、7.44 km~2,强热岛依次减少1.62 km~2和2.05 km~2;在加剧恶化情景下,强热岛依次增加8.00 km~2、7.84 km~2。(4)福州UHⅡ缓解对策:本文获得福州热源中心40个,针对不同热源中心,提出相应热岛减缓对策,如利用建筑浅色涂料外墙,增加垂直绿化、屋顶绿化、底层架空通风、遮阳面积;调整道路绿化模式,采用透水性强的路面材料;修复城市水体,控制水岸两侧开发建设,提高驳岸绿化。
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