京津唐城市群热环境的时空变化及其影响因子研究

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随着全球气候变化和城市化的发展,城市热环境发生显著改变。研究京津唐城市群热环境的时空变化及其影响因子,可为评估气候变化和城市化对该区域的影响,以及改善城市生态环境提供依据。本文以京津唐城市群为研究对象,利用1960-2009年北京的气象数据、1982-2009年北京的社会经济数据、2005年北京自动气象站的气温数据、2002-2009年的MODIS地表温度(LST)、植被指数(NDVI)和土地覆盖类型数据产品,对城市群不同时空尺度的热场分布的动态变化及影响因子进行了分析。对于京津唐典型大城市的城市热岛分析结论如下:(1)北京城市热岛(UHI)强度呈逐年增加的趋势,增温率为0.23℃/10a。UHI日变化呈现出明显的夜间强,白昼弱的特征,冬季比其他季节相应时次的热岛强度都强,夜间UHI达到了4℃以上,白天UHI在1.8℃以上。冬季UHI日变化幅度最大,为3.1℃,夏季UHI日变化幅度最小,为1.6℃。(2)北京UHI与平均风速有一定的负相关关系(R=-0.559)。随着城市总人口、GDP、城市用电量和机动车拥有量的增加,城市热岛效应呈线性或对数增长趋势,其中GDP与UHI的相关性最大(R=0.73)。对于京津唐城市群热环境的分析结论如下:(1)对京津唐城市群夏季白天和夜间的热场强度分析可知,白天和夜间城市市区温度均高于周边区县的温度,具有明显的城市热岛现象。京津唐三大城市及其周边的城镇形成了一个较大的“热岛群”,LST达到34℃以上。冬季热场强度最大,北京达到3.54℃,天津为4.91℃,唐山为0.80℃。热岛的形状大小、位置、走向与建城区基本一致。市区由于下垫面组成材料不同和所处位置的差异,高温值的大小分布比较分散。冬季LST分布最分散。(2)通过对京津唐2002-2009年间不同季节热环境特征的分析可知,不同的季节,热场的分布与变化不同。城市辖区的片状热岛分布变化不大,而城市热岛强度在城市周边的区县呈现逐渐增大的趋势。(3)NDVI的分布有明显的季节差异。各种土地类型下,NDVI与LST呈现负相关关系。夏季林地的NDVI与LST相关关系最显著(R=-0.59),林地对LST的降温作用最明显,可达2.86℃。从城市中心到郊区,随着NDVI不断增加,LST不断下降。城市LST明显高于郊区,呈现热岛效应。
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