北京市植被绿度与城市热岛效应关系研究
第31卷 第5期2009年9月
北 京 林 业 大 学 学 报JOURNAL OF BEIJING FORES TRY UNIVERSITY
Vol.31,No.5Sep.,2009
收稿日期:2008
12 25http: https://www.360docs.net/doc/5517931734.html,,http: journal.bj https://www.360docs.net/doc/5517931734.html,
基金项目:国家林业局重点科研项目(2006 69)、国家自然科学基金项目(40701183)、 十一五 国家科技支撑计划项目(2006BAD09B02、
2006BAD03A0201)。
第一作者:武鹏飞。主要研究方向:遥感与GIS 应用。电话:010 ******** Email:wupf30@https://www.360docs.net/doc/5517931734.html, 地址:100083北京林业大学水土保持学院。
责任作者:张学霞,博士,副教授。主要研究方向:生态环境遥感。电话:010
62336071 Email:xuexiaz h@https://www.360docs.net/doc/5517931734.html, 地址:同上。北京市植被绿度与城市热岛效应关系研究
武鹏飞1
王茂军2
张学霞
1
(1北京林业大学水土保持学院,水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室 2首都师范大学资源环境与旅游学院)
摘要:以北京市为研究区域,以Landsat TM 影像为基础数据,定量反演亮度温度(T b ),提取归一化植被指数(NDVI),并利用RS 和GIS 技术在东北
西南和西北 东南方向构建多个特征剖面,探讨T b 与NDVI 的关系在空间上的分布规律。结果表明: 除了在西北 东南方向的76、78、80、82km 处剖面外,其他剖面上T b 和NDVI 存在明显的负相关关系。 剖面上T b 与NDVI 相关性的显著程度呈现由中心剖面向边缘剖面递减的格局。 剖面上T b 与NDVI 相关性的显著程度受下垫面土地利用结构的复杂程度影响,土地利用结构越复杂,特征剖面上T b 与NDVI 的相关性越显著。研究结果较好地揭示了植被与温度相关性的空间分布规律,可为北京市未来的城市、绿地等规划提供科学依据。
关键词:归一化植被指数;亮度温度;城市热岛;特征剖面
中图分类号:S731 1;S757 2 文献标志码:A 文章编号:1000
1522(2009)05 0054 07W U Peng fei 1;W ANG Mao jun 2;ZHANG Xue xia 1
.Relationship between vegetation greenness and urban
heat island effect in Beijing .Journal o f Beijing Forestry University (2009)31(5)54
60[C h,19ref.]1Key Laboratory of Soil and Wa ter Conservation &Desertification Combating of Ministry of Education,School of Soil and Water Conservation,Beijing Forestry University,100083,P.R.C hina;
2Institute of Resources Environment &Tourism,Capital Normal Universtiy,Beijing,100037,P.R.China.
In this paper,brightness te mperature (T b )and normalized difference vegetation index (NDVI)were quantitatively derived from Landsat TM images of Beijing.Feature profiles of T b and NDVI were drawn in the directions of NE SW and NW SE using the technologies of RS and GI https://www.360docs.net/doc/5517931734.html, ws of spatial distribution of the relationship between T b and NDVI were discussed.The results showed that:1)there was a significant negative correlation between T b and NDVI in both directions except the profiles of 76,78,80and 82km in the direction of NW SE.2)The less the distance between the other profiles and the central profile was,the stronger the negative correlation between T b and NDVI was.3)The relationship between T b and NDVI was affected by the complexity of land use structures.The more c omplex the land use structure was,the stronger the relationship between T b and NDVI of fea ture profile was.This paper effectively reveals the spatial correlations between vegetation and temperature,and thus can provide certain scientific support for Beijing s urban and greenland planning in the future.
Key words normalized difference vegetation index (NDVI);brightness temperature;urban heat island;feature profile
城市热岛效应是城市化的结果,使得城市内部
年平均气温与郊区相差较大[1]
。随着城市化进程的加快,以及全球变暖的影响,城市热岛效应越来越强
烈,对人们的生产、生活产生的影响越来越大[2]
。已
有研究表明,北京市由于城市热岛效应的影响,城乡温度差距达到6
[3]
。城市热岛效应已成为当今社
会面临的一个重要环境问题,如何缓解城市热岛效应的影响备受国内外学者的关注。
植被通过光合作用、蒸腾和蒸散作用可以降低温度、增加湿度,从而起到调节温度的作用[4]。许多学者利用遥感影像对北京、杭州、南京、沈阳、武汉等多个地区的植被覆盖与城市热岛效应的关系进行了研究,结果表明植被覆盖度与温度存在明显的负相关关系[5 9]。Weng等[10]利用E TM+影像对美国印第安纳波利斯市的热岛效应进行研究,结果表明热岛效应与归一化植被指数(NDVI)之间同样存在着明显的负相关关系。之后,国内外学者在城市热岛效应的研究中引入了多样性、聚集度等景观格局指标[11],从不同的角度对热岛效应与NDVI的关系进行研究。潘竟虎等[12]利用Landsat E TM+影像对兰州市土地利用类型及格局的热环境效应进行分析,结果表明平原城市的亮度温度和NDVI相关性与土地利用类型的多样性存在正相关关系。还有学者利用城市不透水面量化研究城市热岛与下垫面的空间分布关系[13]。例如,陈峰等[14]利用混合象元分解的方法提取不透水面的植被信息,对城市热岛效应进行定量研究。
大多数学者只是以一个或几个回归方程来说明研究区域植被与温度之间的关系,而对它们关系的变化缺乏研究。本文利用北京市2004年9月8日的Landsat TM影像对亮度温度与NDVI的关系在研究区内的变化进行了研究,通过在东北 西南和西北 东南方向均匀选取多个空间剖面,比较多个回归方程的决定系数和斜率的变化,研究亮度温度与NDVI关系的空间变化,探讨亮度温度与NDVI关系的空间分布模型。
1 研究区概况
北京市位于华北平原北部,地势西北高、东南低。西部、北部和东北部三面环山,东南部是一片缓缓向渤海倾斜的平原。北京平原的海拔在20~60 m,山地海拔一般1000~1500m,海拔最高处位于东灵山2303m。境内主要水系有潮白河、北运河、永定河和拒马河。全市面积16800km2,人口1700余万。北京为暖温带半湿润大陆性季风气候,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,春、秋短促,年平均气温10~12 ,年平均降雨量600~700mm,主要发生在7、8月。进入9月份,降水量明显减少,气温开始下降,昼夜温差增大。北京市的土地利用类型为西部、北部以及东北部以林地为主,东南部为耕地,市区及其周边地区为建筑用地(图1)。2 材料与方法
本研究以2004年9月8日北京市Landsat TM影像作为数据源,影像轨道号为123 32,包括7个波段,空间分辨率为30m,其中第6波段(热红外波段)为120m。应用影像的第3、4波段提取研究区的NDVI,同时利用第6波段反演研究区的亮度温度。
2 1 图像预处理
首先对Landsat TM数据进行波段组合,将7个单波段影像组合为一幅多波段影像,以便提取研究区的NDVI。然后对数据进行几何校正,使影像上的地物位置与其实际位置相对应,为数据的分析提供位置参考。在校正过程中,以北京市水系矢量数据为参考,选择河流交叉点等定位精确的20个点作为控制点,精度在0 5个像元内,运用邻近元法对影像进行几何精校正。最后对校正的影像数据进行边界裁减处理。利用北京市的边界矢量数据对校正数据进行裁剪,使遥感图像仅保留北京市的范围,保证在选取特征剖面时选择区域在北京市范围内。
2 2 数据处理
2 2 1 归一化植被指数提取
NDVI可以用来检测植被生长状态、植被覆盖度等。
NDVI=
NIR-R
NIR+R(1)式中:NIR表示近红外波段的反射率,R表示红光波段的反射率。
从图2可以看出,研究区的NDVI值分布在[-1 00,0 77]。NDVI高值区分布在研究区的西部、北部以及东北部,这些地区多为山区,分布有大量森林公园,植被覆盖情况较好,人为干预较少;低值区主要分布在市区,植被覆盖较差,下垫面以城市建筑物和硬化路面为主;居中区域在市区与郊区之间以及东南平原地区,这些地区多为耕地,森林覆盖面积极少,同时人为干预较多、较频繁。
2 2 2 亮度温度的反演
在研究城市热岛效应时,许多学者利用遥感影像结合气象数据反演地表温度的方法来研究城市热岛效应与NDVI的关系[15]。虽然亮度温度在数值上与地表温度并不相等,但二者存在很强的相关性,亮度温度的空间分布可以很好地拟合地表温度在空间上的分布。因此,本研究利用亮度温度来代表城市热岛效应。
亮度温度的反演应用Landsat TM数据第6波段的灰度值(DN值)[16],并将其转换为辐射亮度(L b),其公式为:
55
第5期武鹏飞等:北京市植被绿度与城市热岛效应关系研究
图1 北京市土地利用图FIGURE 1 Land us e map of
Beijing
图2 研究区的NDVI 分布图
FIGURE 2 Dis tribution of ND VI in the s tudy area
L b =L min +
(L max -L min )DN
255
(2)
式中:L max 、L min 分别为该波段探测器可探测的最高和最低辐射值。
对Landsat 5号卫星来说,L max =1 56mW (cm 2
sr m),L min =0 1238mW (c m 2
sr m),式(2)可以转化为:
L b =0 1238+0 005632156DN
(3)
将辐射亮度转化为地物的亮度温度(T b ),计算
公式为:
T b =
K 2
ln(K 1 L b +1)
(4)式中:K 1、K 2为常数,K 1=60 776m W (c m 2
sr m),K 2=1260 56m W (c m 2
sr m)。
从图3可以看出,研究区的亮度温度分布在[276 92K,320 29K]。低温区域分布在研究区的西部、北部以及东北部,即分布在植被覆盖好、NDVI 值较高的地区;高温区域分布在市区周围以及东南平原地区,这些地区植被覆盖相对较差,且人口、建筑物相对集中,NDVI 值较小。
图3 研究区的亮度温度分布图
FIGURE 3 Dis tribution of brightness temperature i n the s tudy area
2 3 构建特征剖面
以天安门城楼(39 54 27 N,116 23 17 E)为坐标原点,在空间上建立直角坐标系,以2km 为间隔均匀选取多个特征剖面,研究NDVI 和亮度温度的关系在地表水平方向上的差异。考虑到北京西北高、东南低的地势格局,分别在东北
西南和西北 东南方向选取特征剖面。西北
东南方向共选取66个剖面,以东北方向作为X 轴的正方向;东北
西南方向选取45个剖面,以东南方向作为X 轴的正方向
(图4)。
3 结果与分析
3 1 亮度温度与NDVI 的对应关系模型
对每个剖面的亮度温度与NDVI 值进行线性回归分析,Y 代表亮度温度,X 代表NDVI,结果表明:除了在西北 东南方向的76、78、80、82km 处剖面外,其它剖面上亮度温度值与NDVI 值具有显著的负相关关系;在东北
西南和西北 东南方向共选取的111个特征剖面中,除了西北 东南方向的78、80、82km 处和东北
西南方向的-54km 处的剖面外,56北 京 林 业 大 学 学 报第31卷
其余107个剖面的回归方程在0 01水平上显著,说明亮度温度与NDVI存在明显的相关关系(表1、2)
。
图4 特征剖面选取示意图
FIG UR E4 Schematic diagram of feature profiles
表1 西北 东南方向每个剖面的亮度温度与NDVI的回归分析
TABLE1 Regressi ve analysis between brightness temperature and NDVI on direction of NW SE
距离 km回归方程决定系数自由度距离 km回归方程决定系数自由度
-34Y=302 222-11 210X0 233**221632Y=301 453-11 522X0 430**2641 -32Y=301 980-9 117X0 165**226534Y=300 155-8 641X0 334**2654 -30Y=302 706-10 864X0 265**226136Y=300 659-9 831X0 275**2639 -28Y=301 379-7 417X0 138**241038Y=299 817-8 374X0 268**2603 -26Y=303 398-11 627X0 303**246740Y=300 077-9 684X0 322**2675 -24Y=302 364-8 368X0 150**251742Y=299 988-10 063X0 322**2772 -22Y=303 403-11 904X0 342**252844Y=298 830-6 642X0 200**2852 -20Y=303 708-11 851X0 305**261046Y=298 661-6 216X0 150**2911 -18Y=303 953-12 698X0 414**270048Y=300 088-9 712X0 367**2984 -16Y=304 629-14 650X0 513**267550Y=299 148-8 260X0 254**3036 -14Y=304 706-13 223X0 560**251752Y=299 843-9 896X0 339**3035 -12Y=304 549-13 569X0 587**256354Y=300 294-10 502X0 350**3058 -10Y=304 423-14 019X0 633**260256Y=299 835-8 930X0 277**3141 -8Y=304 582-14 072X0 606**276758Y=300 302-10 214X0 344**3218 -6Y=304 125-13 085X0 605**289360Y=299 884-9 232X0 299**3281 -4Y=303 680-11 357X0 509**286662Y=300 534-10 048X0 359**3133 -2Y=303 865-11 780X0 572**290764Y=300 143-8 606X0 331**3126 0Y=303 723-10 687X0 525**301566Y=299 523-6 923X0 212**3059 2Y=303 404-9 345X0 488**299668Y=298 836-6 024X0 113**3071 4Y=303 138-10 187X0 515**316370Y=298 270-5 054X0 106**2983 6Y=303 092-11 186X0 519**322372Y=298 448-5 664X0 146**2957 8Y=302 432-10 979X0 452**378974Y=297 182-2 949X0 055**3108 10Y=302 660-12 440X0 490**394976Y=295 515+0 553X0 005**3555 12Y=302 075-10 963X0 391**400678Y=295 456+0 261X0 001*3526 14Y=301 482-11 284X0 404**389480Y=295 552+0 156X0 0003343 16Y=301 637-11 945X0 423**385682Y=295 324+0 302X0 001*3219 18Y=300 700-8 633X0 279**382284Y=296 096-1 944X0 021**2875 20Y=300 334-8 218X0 246**379886Y=298 627-7 932X0 135**2824 22Y=301 130-11 154X0 385**324388Y=297 752-5 832X0 087**2726 24Y=301 237-11 061X0 344**314190Y=298 561-7 008X0 161**2614 26Y=300 878-11 044X0 354**300092Y=297 063-4 054X0 029**2550 28Y=300 408-9 436X0 250**292994Y=297 443-4 944X0 095**2420 30Y=301 154-10 848X0 355**269596Y=297 882-6 022X0 125**2160注:**表示显著水平为0 01,*表示显著水平为0 1。下同。57
第5期武鹏飞等:北京市植被绿度与城市热岛效应关系研究
表2 东北 西南方向每个剖面的亮度温度与NDVI的回归分析
TABLE2 Regressi ve analysis between brightness temperature and NDVI on direction of NE SW
距离 km回归方程决定系数自由度距离 km回归方程决定系数自由度
32Y=301 397-6 139X0 313**1972-14Y=301 571-7 460X0 277**4337 30Y=301 779-6 546X0 359**2095-16Y=300 875-5 678X0 197**4341 28Y=301 317-5 384X0 282**2286-18Y=299 569-3 246X0 077**4249 26Y=301 775-6 899X0 394**2442-20Y=299 298-3 263X0 076**4210 24Y=301 282-6 139X0 238**2515-22Y=300 532-6 405X0 210**4100 22Y=301 368-6 541X0 286**2664-24Y=300 403-6 591X0 203**3995 20Y=302 206-8 694X0 366**2846-26Y=300 966-8 727X0 274**3946 18Y=302 650-9 947X0 394**2975-28Y=300 450-7 478X0 222**4000 16Y=302 544-9 568X0 397**3164-30Y=300 207-7 175X0 163**4009 14Y=302 798-10 188X0 452**3418-32Y=300 015-7 506X0 187**4026 12Y=303 491-11 295X0 519**3560-34Y=300 796-9 641X0 248**4040 10Y=303 232-10 621X0 472**3764-36Y=300 056-9 423X0 186**4100 8Y=303 692-13 093X0 559**3791-38Y=301 894-13 068X0 262**4044 6Y=303 450-12 287X0 597**3827-40Y=302 275-14 416X0 316**4040 4Y=303 270-12 646X0 585**3834-42Y=302 020-12 384X0 235**3958 2Y=302 916-11 215X0 497**3864-44Y=298 738-7 030X0 070**3954 0Y=302 869-12 508X0 583**4125-46Y=297 844-5 585X0 065**3926 -2Y=303 089-12 946X0 579**4484-48Y=299 078-7 683X0 122**3918 -4Y=303 103-13 027X0 584**4436-50Y=299 077-9 495X01106**3024 -6Y=3021529-101734X01502**4384-52Y=2951498-31181X01012**2656 -8Y=3011864-71790X01318**4381-54Y=2941052-01857X01001*2659 -10Y=3001415-31303X01064**4372-56Y=2951025-21880X01015**2615 -12Y=3001842-51255X01163**4358
计算每个剖面的亮度温度平均值以及NDVI平均值,并在直角坐标系中分析每个剖面的NDVI平均值与亮度温度平均值随距离变化的规律(图5)。由图5可知,无论是东北22西南方向还是西北22东南方向,剖面上NDVI平均值与剖面距离呈正相关关系,距离天安门越远,剖面上NDVI的平均值越高,植被覆盖情况越好。原因在于中心剖面以及周围剖面的土地利用类型以建筑用地为主,植被覆盖程度低,NDVI值较小;相反,边缘剖面则以林地为主, NDVI值较高。
剖面上亮度温度平均值随距离的变化与NDVI 变化相反。亮度温度的平均值与距离呈负相关关系,距离天安门越远,剖面上亮度温度的平均值越小。原因在于城市高温区主要分布在中心剖面以及周围剖面上,剖面的亮度温度平均值较高;相反,边缘剖面处于低温分布区域,剖面的亮度温度平均值较低(图5)。
3.2亮度温度和NDVI对应关系的变化分析
通过对每个特征剖面的亮度温度与NDVI值进行回归分析,得到二者的对应关系模型。虽然大部分回归方程在0101水平上显著,但每个回归方程的决定系数和斜率的大小不同,表明亮度温度与NDVI 的相关性在空间上存在差异(表1,2)。本研究对每个回归方程的决定系数和斜率与距离天安门的远近进行了回归分析,对亮度温度与NDVI相关性的空间差异进行研究(图6)。
31211回归方程决定系数的变化
由图6可以看出,回归方程的决定系数与剖面距离呈明显的负相关关系,距离中心剖面越远,回归方程的决定系数越小,亮度温度与NDVI的相关性越不显著。亮度温度与NDVI相关性的显著程度呈现由中心剖面向边缘剖面递减的趋势。
在所有剖面中,回归方程决定系数最小的剖面分布在研究区西部(东北22西南方向剖面)和北部(西北22东南方向剖面),表明亮度温度与NDVI的相关性在研究区的西部和北部地区最不显著。研究区的西部和北部地区的土地利用类型主要以林地为主,其他类型所占比例较少,剖面上NDVI的分布差异不明显(图7a)。无论亮度温度如何变化,NDVI 值始终分布在015左右,二者的相关性不显著,回归方程的决定系数为01002,并且在011水平上未通过检验。而中心剖面及其周围的剖面中包含林地、耕地、草地、水域和建筑用地等多种土地利用类型,且剖面中亮度温度与NDVI的分布存在明显的差异(图7b),建筑用地分布在高亮度温度低NDVI区域,而林地分布在低亮度温度高NDVI区域,剖面上亮度温度与NDVI的相关性显著。这说明剖面上亮度温度与NDVI相关性的显著程度与下垫面土地结构复杂程度有关,下垫面土地结构越复杂,剖面中亮度温度与NDVI的相关性越显著。潘竟虎等[12]的相关研究表明平原城市的温度与NDVI相关性与土地利
58北京林业大学学报第31卷
图5 剖面上NDVI 平均值和亮度温度平均值随距离变化图
FIGURE 5 Changes in average values of NDVI and bri ghtness te mperature with profile
distance
图6 回归方程的决定系数和斜率随距离变化图
FIG URE 6 Changes of R 2and slope of re gres sion equation w i th profile dis tance
用类型的多样性存在正相关关系,这一观点从侧面证实了此研究结论。31212 回归方程斜率的变化
由表1、2可知,除了西北2
2东南方向剖面的76、78、80、82km 处回归方程的斜率为正值外,其他回归方程的斜率均为负值,斜率越大表明植被对温度的调节作用越弱。对回归方程的斜率与距离进行回归分析发现斜率与剖面距离呈明显的正相关关系(图6)。距离中心剖面越远,回归方程的斜率越大,植被对温度的调节作用越弱。原因在于下垫面结构的复
杂程度不同,中心剖面及其周围剖面既包括热岛效应最强烈且植被覆盖最差的市区,又包括植被覆盖较好且热岛效应不明显的郊区。相关研究表明:植被覆盖较好地区比无植被覆盖地区在降低温度和增加空气湿度方面,有显著的差异
[17]
。这种差异突出
了植被在调节温度中的作用,因此这些剖面回归方程的斜率较小。相反在边缘剖面上植被覆盖程度较高且NDVI 变化幅度较小(图7a),剖面上亮度温度与NDVI 的相关性不显著,因此植被对温度的调节作用不明显,回归方程的斜率较大。
59
第5期武鹏飞等:北京市植被绿度与城市热岛效应关系研究
图7 不同土地利用类型中亮度温度与NDVI 的关系
FIG URE 7 Relati onship of brightness temperature and NDVI on different land use types
4 结论与讨论
1)研究区的植被覆盖程度呈现中心低、边缘高
的格局,温度的分布与植被覆盖程度相反,呈现中心高、边缘低的分布形式。
2)城市热岛效应的影响因素很多[18]
,本文只研究了植被覆盖程度对城市热岛效应的影响。结果表明,植被覆盖程度与温度呈现明显的负相关关系,即植被覆盖程度越低,温度越高,反之亦然。
3)本文的研究目的是探讨亮度温度与NDVI 对应关系模型在研究区内部的变化规律。结果表明:亮度温度与ND VI 相关性的显著程度呈现由中心剖面向边缘剖面递减的格局;同时,亮度温度与NDVI 的相关性最不显著的剖面分布在研究区的西部和北部地区。4)剖面上亮度温度与NDVI 相关性的显著程度与下垫面土地结构的复杂程度有关。下垫面土地结构越复杂,剖面上亮度温度与NDVI 的相关性越显著,植被对温度的调节作用越强。
5)由于亮度温度与NDVI 指数的提取受天气条件的影响较大
[19]
,影像获取时的天气条件可能会给
模型的精度带来一定的影响;同时本研究只是针对
北京地区开展,因此本研究的城市热岛与植被绿度之间的关系是否适用于其他区域、其他时段需要更多数据进行验证。
参
考
文
献
[1]KA TO S,YA MAGUCHI Y.Analysis of urban heat 2island effect
using ASTER and ETM+data:Separation of anthropogenic heat
discharge and natural heat radiati on from sensible heat flux [J ].Re mote Se nsing o f Environme nt ,2005,99(1
222):442254.[2]RAJ AGOPALAN P,WONG N H,CHEONG K W D.Microclimatic
modeli ng of the urban thermal environment of Singapore to mitigate
urban heat i sland[J].Solar Ene rgy ,2008,82(8):72722745.[3]胡小明,刘树华,梁福明,等.北京区域近地边界层特征数值模拟[J].北京大学学报(自然科学版),2005,41(4):514
22522.[4]王修信,胡玉梅,刘馨,等.城市草地的小气候调节作用初步
研究[J].广西师范大学学报(自然科学版),2007,25(3):23
2227.[5]江樟焰,陈云浩,李京.基于Landsat T M 数据的北京城市热岛
研究[J].武汉大学学报(信息科学版),2006,31(2):12022123.[6]田平,田光明,王飞儿,等.基于TM 影像的城市热岛效应和植被覆盖指数关系研究[J].科技通报,2006,22(5):70822713.[7]杨英宝,苏伟忠,江南.南京市热岛效应时空特征的遥感分
析[J].遥感技术与应用,2006,21(6):488
22492.[8]胡远满,徐崇刚,布仁仓,等.R S 与GIS 在城市热岛效应研究
中的应用[J].环境保护科学,2002,28(2):1223.
[9]张穗,何报寅,杜耘.武汉市城区热岛效应的遥感研究[J].
长江流域资源与环境,2003,12(5):445
22449.[10]WENG Q H,LU D S,SCHUBR ING J.Estimati on of land surface
temperature 2vegetation abundance relati onship for urban heat isl and s tudies [J ].Re mote Sensing o f Environment ,2004,89(4):467
22483.[11]SOBRINO J A,JIMENEZ 2MUNOZ J C,P AOLINI https://www.360docs.net/doc/5517931734.html,nd surface
temperature retrieval from landsat TM5[J ].Re mote Sensing o f Environment ,2004,90(4):4342
2440.[12]潘竟虎,冯兆东,相得年,等.河谷型城市土地利用类型及格
局的热环境效应遥感分析)))以兰州市为例[J ].遥感技术与应用,2008,23(2):201
22207.[13]YUAN F,MARVIN https://www.360docs.net/doc/5517931734.html,parison of impervious surface area and
normalized difference vegetation index as i ndicators of surface urban
heat isl and effec ts in lands at imagery [J ].Remote Sensing o f Environment ,2007,106(3):37522386.[14]
陈峰,何报寅,龙占勇,等.利用Landsat ETM+分析城市热岛与下垫面的空间分布关系[J].国土资源遥感,2008,76(2):56
2261,67.[15]STREUTKER D R.A remote sensing study of the urban heat island
of Houston,Te xas [J].Inte rnational Journal o f Re mote Sensing ,2002,23(13):2595222608.[16]
覃志豪,ZHANG M H ,AR NON K,等.用陆地卫星TM6数据演算地表温度的单窗算法[J].地理学报,2001,56(4):
45622466.[17]
李晶,孙根年,任志远,等.植被对盛夏西安温度P湿度的调节作用及其生态价值实验研究[J].干旱区资源与环境,2002,16(2):102
22106.[18]VOOGT J A,OKE T R.Thermal remote sensi ng of urban areas[J].
Re mote Sensing o f Envi ronment ,2003,86(3):37022384.[19]TAHA H.M eso 2urban meteorological and photochemical modeling of
heat island mitigati on [J ].Atmospheric Envi ronment ,2008,42(38):8795
228809.(责任编辑 赵 勃 李 慧)
60北 京 林 业 大 学 学 报第31卷
城市热岛效应的产生原因
杨巧巧环境科学2134122115 城市热岛效应的产生原因：（1），是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。 （2）人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。 （3）城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。随着城市化的发展，城市人口的增加，城市中的建筑、广场和道路等大量增加，绿地、水体等却相应减少，缓解热岛效应的能力被削弱。 （4）城市中的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射，产生温室效应，从而引起大气进一步升温 干岛效应与湿岛效应的产生原因 城市干岛：城区由于下垫面粗糙度大（建筑群密集、高低不齐），又有热岛效应，其机械湍流和热力湍流都比郊区强，通过湍流的垂直交换，城区低层水汽向上层空气的输送量又比郊区多，这两者都导致城区近地面的水汽压小于郊区，形成“城市干岛”。 城市湿岛：到了夜晚，风速减小，空气层结稳定，郊区气温下降快，饱和水汽压减低，有大量水汽在地表凝结成露水，存留于低层空气中的水汽量少，水汽压迅速降低。城区因有热岛效应，其凝露量远比郊区少，夜晚湍流弱，与上层空气间的水汽交换量小，城区近地面的水汽压乃高于郊区，出现“城市湿岛”。 混浊岛效应： 它是指城市市区由于厂矿企业集中、机动车辆众多、人口密集,致使排出的污染气体和空气中的尘埃等混浊程度都大大高于周边地区,形成“混浊岛”;而尘埃等混浊物恰哈是云层中的水汽变成降雨所最需要的“凝结核”,于是产生了这样的效应:城市上空的凝结核越多,水汽就越容易在此凝结造成降水,增加了雨量。此外,由于市区建筑物集中、高大,使风速在此大为减弱,强雨带等天气系统在市区上
什么是城市热岛效应
什么是城市热岛效应 城市热岛效应(Urbanheatislandeffect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。 基本简介 城市热岛效应(The Urban Heat Island Effect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1°C，甚至更多。夏季，城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出6°C以上。此外，城市密集高大的建筑物阻碍气流通行，使城市风速减小。由于城市热岛效应，城市与郊区形成了一个昼夜相同的热力环流。城市白天和黑夜的热岛效应[1] 晴朗无风的夏日，海岛上的地面气温，高于周围海上气温，并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流，这是海洋热岛效应的表现。近年来，由于城市人口集中，工业发达，交通拥塞，大气污染严重，且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成，它的热传导率和热容量都很高，加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用，可使城市年平均气温比郊区可高2℃，甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象，在冬季最为明显，夜间也比白天
明显，是城市气候最明显的特征之一。 来源与发展 20世纪初，英国气候学家赖克·霍德华在《伦敦的气候》一书中把这种气候特征称为“热岛效应”。热岛效应近年来，随着城市建设的高速发展，城市热岛效应也变得越来越明显。城市热岛形成的原因主要有以下几点: 首先，是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。 另一个主要原因是人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。此外，城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。随着城市化的发展，城市人口的增加，城市中的建筑、广场和道路等大量增加，绿地、水体等却相应减少，缓解热岛效应的能力被削弱。 当然，城市中的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射，产生温室效应，从而引起大气进一步升温。 热岛效应原则上，一年四季都可能出现城市热岛效应。但是，对居民生活和消费构成影响的主要是夏季高温天气下的热岛效应。为
关于城市热岛效应及其现实影响研究的结题报告
关于城市热岛效应及其现实影响研究的结题报告 高一.十班 Ⅰ. 组长：李泽颢成员：李泽颢 相关学科：地理指导老师：吴新亚 Ⅱ. 背景：随着世界的发展，人口的增多，城市化的进程不断加快，一座座新城市不断被建起，人类文明因此高速发展。但是不可避免的，人类的扩建也产生了恶果。其不仅对环境造成了破坏，对自身也有不小的影响。其中，城市热岛效应是一个突出的现象。其具体表现为城市相对于周围郊区温度明显偏高，如同露出水面的岛屿。而作为中学生我们也应了解一下，来更加深刻地了解这一效应，并充分认识到事物发展的两面性。 Ⅲ.目的：了解城市热岛效应的定义，实质，表现形式，对人们日常生活的影响，对不同地区的不同效应，起因以及郑州本地的城市热岛状况。从中试图寻找解决办法。 意义：有利于加深对热岛效应的了解，增加对科学的热爱，加强实践能力和对学科的认识。 同时对论文这一文体有了更多的经验。 Ⅳ.分工：由一个人分不同阶段进行不同方式的调查。 Ⅴ.研究方法:观察，采访，网络搜索，搜寻，研究，问卷调查 Ⅵ.成果： ①城市热岛效应(Urbanheatislandeffect) 是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。 ②定义 热岛是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象，是城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的热容量和吸热率，使得城区储存了较多的热量，并向四周和大气中幅射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。 ③成因 近年来，随着城市建设的高速发展，城市热岛效应也变得越来越明显。城市热岛形成的原因主要有以下几点: 首先，是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的
城市热岛效应
城市热岛效应 科技名词定义 中文名称：城市热岛效应 英文名称：urban heat island 定义：指城市温度高于郊野温度的现象。由于城市地区水泥、沥青等所构成的下垫面导热率高，加之空气污染物多, 能吸收较多的太阳能，有大量的人为热进入空气；另一方面又因建筑物密集，不利于热量扩散，形成高温中心，并由此向外围递减。 所属学科：生态学（一级学科）；城市生态学、生态工程学和产业生态学（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片 城市热岛效应(Urbanheatislandeffect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。 简介 英文名称 The Urban Heat Island Effect 热岛效应
城市热岛效应(Urbanheatislandeffect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1°C，甚至更多。夏季，城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出6°C 以上。此外，城市密集高大的建筑物阻碍气流通行，使城市风速减小。由于城市热岛效应，城市与郊区形成了一个昼夜相反的热力环流。晴朗无风的夏日，海岛上的地面气温，高于周围海上气温，并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流，这是海洋热岛效应的表现。近年来，由于城市人口集中，工业发达，交通拥塞，大气污染严重，且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成，它的热传导率和热容量都很高，加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用，可使城市年平均气温比郊区可高2℃，甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象，在冬季最为明显，夜间也比白天明显，是城市气候最明显的特征之一。 编辑本段来源与发展 20世纪初，英国气候学家赖克·霍德华在《伦敦的气候》一书中把这种气候特征称为“热岛效应”。 热岛效应 近年来，随着城市建设的高速发展，城市热岛效应也变得越来越明显。城市热岛形成的原因主要有以下几点: 首先，是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。另一个主要原因是人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。此外，城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。随着城市化的发展，城市人口的增加，城市中的建筑、广场和道路等大量增加，绿地、水体等却相应减少，缓解热岛效应的能力被削弱。当然，城市中的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射，产生温室效应，从而引起大气进一步升温。 热岛效应
苏州市城市热岛效应现状分析
分会场编号：S10 苏州市城市热岛效应现状分析 季 嬿1，朱 焱1，张宁2 （1. 苏州市气象局，苏州，215131 2.南京大学大气科学学院，南京，210023） 摘要：城市化进程加快所导致的城市热岛效应（Urban Heat Island, UHI）对于全球气候变化产生着深远的影响。近年来，苏州经济高速发展，年国民生产总值位列全国同类城市前列。截至2014年底，全市户籍在册人口约661.08万人，流动人口达到690万左右，随着城市经济建设规模的扩张以及城市人口数量的快速增长显著地加快了苏州的城市化进程，这可能导致苏州城市热岛效应进一步凸显。因此，利用最新的气象观测数据对苏州城市热岛效应进行较为系统的评估对于整个城市的健康发展和合理规划具有重要的现实意义。 本研究首先按照《城市园林绿化评价标准》的要求，选择苏州市范围内53个城市热岛代表站（其中城区站点19个，郊区站点34个）观测得到的4968组气温数据（共计119232个气温记录），对苏州市2013年夏季热岛强度值进行了整体评估。其次，利用1986至2010年美国宇航局（NASA）Landsat/TM卫星观测反演得到的地表气温数据对五种不同下垫面（城镇、裸地、水体、农田、林地）条件下的热岛效应强度进行更加精细化的估计。具体方法是：以太湖平均温度作为本底温度，在此基础上计算不同下垫面地表温度与太湖平均温度的差值得到相对温度，按照相对温度差值大小分为6级来表征热岛效应强度，从而得到苏州热岛强度等级分布。除了观测资料分析，本研究还利用数值模拟手段分析了不同绿化率、绿化方式对苏州市气象环境、城市热岛效应的影响。具体数值试验方案包括一组参考试验和五组敏感性试验，即：苏州市区实际绿化率（参考试验）、苏州市区所有网格点均无植被覆盖（敏感性试验1）、苏州市区所有网格点均为20%的树木覆盖（敏感性试验2）、苏州市区所有网格点均为40%的树木覆盖（敏感性试验3）、苏州市区所有网格点均为20%的草地覆盖（敏感性试验4）、苏州市区所有网格点人为热为0（敏感性试验5）。 研究结果表明：1）2013年度6-8月苏州城市热岛强度值为0.47℃，满足城市热岛效应强度“三星级”（≤2℃）考核要求；2）1986至2010年的卫星反演资料表明，随着苏州城市化的进程，苏州市城市热岛效应有缓慢增强的趋势。从分布特征来看，苏州城市热岛效应呈明显的放射型分布特征，以市区为中心向周围呈放射状分布；3）数值模拟结果表明，植树绿化和草地绿化都可以使局地空气温度有所下降，植树绿化的降温效果要优于草地绿化。苏州现有绿化水平（以树木绿
城市热岛效应的成因分析及影响
城市热岛效应的成因分析及影响 改革开放以来，我国城市化进程明显加快，目前已经进入到高速城市化的起飞线上，随之而来的城市环境污染问题也日益严重，其中的城市“热岛效应”作为这些环境问题中的典型代表有着重要的研究意义。 城市热岛效应是指城市因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市“高温化”城市热岛效应，通俗地讲就是城市化的发展，导致城市中的气温高于外围郊区的这种现象。在气象学近地面大气等温线图上，郊外的广阔地区气温变化很小，如同一个平静的海面，而城区则是一个明显的高温区，如同突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表着高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。在夏季，城市局部地区的气温，能比郊区高6℃甚至更高，形成高强度的热岛。此外，城市密集高大的建筑物阻碍气流通行，使城市风速减小。由于城市热岛效应，城市与郊区形成了一个昼夜相同的热力环流。 可见，城市热岛反映的是一个温差的概念，只要城市与郊区有明显的温差，就可以说存在了城市热岛。因此，一年四季都可能出现城市热岛。但是，对于居民生活的影响来说，主要是夏季高温天气的热岛效应。 这些年来，由于城市人口集中，工业发达，交通拥塞，大气污染严重，且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成，它的热容量低，热传导率高，加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用，可使城市年平均气温比郊区可高2℃，甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象，在冬季最为明显，夜间也比白天明显，是城市气候最明显的特征之一。 城市热岛效应的成因 全球变暖的气候条件是造成城市热岛效应的外部因素，而城市化才是热岛形成的因。近年来，随着城市建设的高速发展，城市热岛效应也变得越来越明显。一般认为城市热岛效应是由以下几个原因造成的 首先，是受城市下垫面特性的影响。城市有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。城市拥有大量的人工构筑物，其道路及建筑物的成分多为水泥、柏油、钢筋混凝土、砖石和金属等，这些材料都是吸热能手，它们具有热容量大、导热率高的特点，能吸收大量的热辐射。据资料显示，它们所占的面积约为70％～80％E 。另外，这些材料大多较郊区绿地的颜色深，对太阳辐射的吸收率较大，能吸收更多的热量。郊区土地有大量植被覆盖，植物的蒸腾作用可以带走热量，使温度不会太高。例如在夏天，当草坪温度为32℃、树冠温度为3O℃左右时，水泥铺成的地面的温度就可达到57℃，而柏油铺成的马路的温度更可以高达63 度。 另一个主要原因是人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。城市人为热即人类活动产生的废热，城市大量的人为热释放引起城市地区局部升温，对城市热岛的形成起着十分重要的作用。弛等将人为热源分
城市热岛效应专题(2张)
城市热岛效应专题 城市热岛效应是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象，热岛强度是用城市和郊区两个代表性观测点的气温差值来表示。读图“北京热岛强度四季平均日变化示意图”，据此完成1 ～3题。 1．热岛效应最强的季节是 A．春季 B．夏季 C．秋季 D．冬季 2．夏季一天中热岛效应最强的时间段是 A．6：00--8：00 B．10：00--12：00 C．12：00--16：00 D．22：00--4．：00 3．减弱北京市热岛效应的主要措施有 ①增加绿化面积②机动车限行③冬季利用地热采暖④道路铺设渗水砖 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ (2016·马鞍山质检)城市热岛已成为21世纪人类面临的最重要问题之一。图甲为北京市城区与郊区地表温度的季节变化，图乙为北京市热岛效应四季的强度和空间范围遥感图像。读图完成4～5题。 4.图乙中与北京市春、夏、秋、冬四季热岛对应正确的是( ) A．a、b、d、c B．a、c、b、d C．d、c、a、b D．c、d、b、a 5.图乙d中出现低温冷岛现象的原因最有可能是( ) ①该季节郊区植被覆盖率高，白天升温慢②该季节郊区地表裸露干燥，白天升温快③该季节城区污染物多，白天对太阳辐射削弱作用强④该季节城区污染物扩散快，白天对太阳辐射削弱作用少A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
热岛强度是指中心城区气温比郊区高出的数值，下图示意北京市不同季节热岛强度逐时分布，读图完成6-7题。 6.关于北京市热岛强度的逐时变化，说法正确的是（） A．5时～8时，市区均温最高 B．午后2时左右，气温最高，对流旺盛，热岛效应最明显 C．15时～22时，市区升温显著 D．22时～次日7时，城市热岛环流最强 7.关于北京市热岛强度季节变化的说法正确的是（） A．春季丰富的降水降低了城市热岛强度 B．受上班人流、车流影响，各季节热岛强度在早上7时前后均达到高峰值 C．秋季多大风，城市热岛强度较小 D．冬季低温，人为释放热造成热岛效应最明显 热岛强度是市中心与郊区两个代表性观测点的气温差值，能准确反映“热岛效应”的变化状况。“冷岛效应”原指干旱地区夏季时，绿洲、湖泊气温比附近沙漠低的一种局部温凉的小气候现象。目前城市也在广泛开展这方面的研究。读图，完成8-10题。 8.北京城市热岛效应最显著的季节为（） A．春季 B．夏季 C．秋季D．冬季 9.图中①处出现了北京市区夏季午后的“冷岛”现象，可能是因为此处布局了（） A．住宅区B．公园C．商业区D．农田
关于城市热岛效应及其现实影响研究的开题报告
关于城市热岛效应及其现实影响研究的开题报告 高一.十班 Ⅰ. 组长：李泽颢成员：李泽颢 相关学科：地理指导老师：吴新亚 Ⅱ. 背景：随着世界的发展，人口的增多，城市化的进程不断加快，一座座新城市不断被建起，人类文明因此高速发展。但是不可避免的，人类的扩建也产生了恶果。其不仅对环境造成了破坏，对自身也有不小的影响。其中，城市热岛效应是一个突出的现象。其具体表现为城市相对于周围郊区温度明显偏高，如同露出水面的岛屿。而作为中学生我们也应了解一下，来更加深刻地了解这一效应，并充分认识到事物发展的两面性。 Ⅲ.目的：了解城市热岛效应的定义，实质，表现形式，对人们日常生活的影响，对不同地区的不同效应，起因以及郑州本地的城市热岛状况。从中试图寻找解决办法。 意义：有利于加深对热岛效应的了解，增加对科学的热爱，加强实践能力和对学科的认识。同时对论文这一文体有了更多的经验。 Ⅳ.分工：由一个人分不同阶段进行不同方式的调查。 Ⅴ.研究方法:观察，采访，网络搜索，搜寻，研究，问卷调查 Ⅵ.计划：第一阶段：搜集资料 ①通过网上搜索，了解城市热岛效应。 ②随机采访几位市民，询问其对城市热岛效应的了解，及对其日常生 活的影响。 ③试图采访当地气象局，查看郑州近年来气温变化。 ④观察周围生活环境，试图寻找热岛效应的痕迹，可以做适当摄像。 ⑤可做一些调查问卷，了解人们对热岛效应的熟悉程度，及对其看法。 第二阶段：整理资料： ①整理采访内容，分类置放。 ②整合搜索资料，加以修改。 ③把数字数据集合起来，尽量以图表格式直观地体现。 ④筛选有用图片，整合。 ⑤意见整合，综合归纳。 第三阶段：分析资料 ①从资料中找出关键信息。 ②寻求老师指导完成分析。 ③资料分析中试图找出新信息。 ④同时分析到热岛效应的好处和坏处。 ⑤加入适当专业人士评语看法。 ⑥提出自己的观点，找出解决办法。 第四阶段：写成论文 ①布局分配 ②资料引用
城市热岛效应的论文
城市热岛效应 摘要：在全球气候变暖和高速城市化的大背景下，世界上许多城市都出现了高强度的城市热岛效应，城市热环境质量日趋恶化。分析和评价城市热岛效应已成为当前城市气候与环境研究的重要内容之一，也是全球变化研究的重要方面。本文剖析了城市热岛效应的成因及危害，并从当前城市热岛效应的现状出发探讨了改善城市生态环境，减低热岛强度的对策。 关键词：城市热岛效应，气候变化，人类活动，成因及措施 一、引言：城市热岛效应也称“大气热污染现象”,是指当城市发展到一定规模,由于城市下垫面性质的改变、大气污染以及人工废热的排放等因素使城市温度明显高于郊区,形成类似高温孤岛的现象,在气象学上被形象地称为城市热岛。可见,城市热岛反映的是一个温差的概念,只要城市与郊区有明显的温差,就可以说存在了城市热岛。 近年来,我国城市夏季伏天日气温在35℃以上的天数逐渐增多。据报道，2005年夏季，我国中东部和内蒙古中西部、新疆大部日最高气温高于或等于35度的日数一般在5天以上，其中华北南部、黄淮中西部、长江中下游大部及新疆东部、内蒙古西部、福建大部、广东北部、广西东部等地普遍持续高温10-15天，河北南部、山西南部、河南北部、安徽西北部、浙江大部、江西中北部等地达16-25天，很多城市日气温频频刷新当地气象纪录［1］。城区高温化得背后就是越来越严重的城市热岛现象。针对上述现象，本文就以城市热岛产生的原因和改善措施作初步探讨。 二、热岛效应形成的原因 2.1．城市下垫面性质改变 由于城市“水泥森林”的发展，改变了下垫面的性质，同时也改变原有的自然地面的面积比例。城市建筑物和道路的材料改变了地表热交换和大气动力学特征，更易吸收大量热辐射，致使夜晚红外辐射的热量相应增多，如果这种建筑物贯穿于整个城市则可使城市上空温度升高。另外，城市由于参差不齐的建筑物，
“城市热岛效应”形成原理及有效应对措施 (原创)
1．城市建筑蓄热对“城市热岛效应”的影响原理 以建筑连片面积达1000平方公里的某大城市为例，有1000万人口、400万辆汽车，汽油的燃烧值是3.45*10^7J/L，按每辆轿车每天行驶50公里，每天耗油量4升计算，每辆轿车每天的燃烧值为38kwh，400万辆，总散热量为15200万kwh＝1.52亿kwh。 人体散热功率以100w计算，1000万人，一天的散热量为： 100W×24h×1000万＝2400万kwh＝0.24亿kwh。 太阳辐照地面，每平方米功率高达0.8-1kw，辐照1平方公里地面的太阳能功率为100万kw，1000平方公里的太阳能功率为10亿kw，一天晒10小时，可形成100亿kwh热量。 从总热量来说，人体和汽车释放的热量加在一起，也仅相当于太阳辐照热量的1/50，太阳辐照地面形成的热量，远高于城市汽车、人体释放的热量。 一般认为是城市下垫面变化造成了“城市热岛效应”，太阳辐照地面形成的热量是如何因城市下垫面变化导致“城市热岛效应”的呢？ 本课题人员在进行建筑隔热等建筑热工学原理研究过程中，发现：以一般日照每天所能达到的传热厚度计算，不同材料单位面积的蓄热量相差几十倍、上百倍。
首先通过在BEED建筑热工节能软件的传热延迟时间计算，得到在同样的日照条件下，不同材料的传热厚度，在此基础上，根据所得到的传热系数，计算同样时间内的传热量，就可以得到不同材料在达到同样传热量时的各自厚度，在此基础上计算蓄热量，见下表： 材料在日光照射下的传热时间和传热厚度计算 日光照射墙体，按表面升温20℃计算传热，在延迟时间之前，传热被墙体吸收形成为蓄热，墙体传热量计作零。超过延迟时间后，并且达
城市热岛效应研究进展
城市热岛效应研究进展 （S7 城市气象精细预报与服务） 白杨，王晓云，姜海梅，刘寿东 （南京信息工程大学，南京，210044） 摘要：随着城市规模的高速发展和城市人口的急剧膨胀，城市下垫面结构的急剧变化和城市人为热排放的迅速增加所引起的城市热岛效应已逐渐成为严重影响城市人居环境和居民健康的重要因素。城市热岛效应研究已成为城市气候和区域气候研究中的热点问题。本文综述了城市热岛的概念，概括阐述了城市热岛的形成主要受城市下垫面改变、人为热排放、自然植被以及区域气候的影响，重点介绍了地面气象资料观测法、遥感监测法和边界层数值模式模拟法三种城市热岛效应的研究方法并总结了前人研究进展和主要成果。发现由于对城市热岛效应的分析和研究不够完善和深入，分析热岛的方法存在天然的缺陷，城市下垫面本身具有的复杂性，科学的研究方法没有与高科技的监测分析手段相结合，导致解决问题的措施不全面、不彻底或者过于简单化和表面化。在方法上，传统方法局限于宏观大尺度范围内分析城区和郊区的热岛关系，而从微观小尺度上研究的较少。目前的城市热岛研究一般侧重于单纯的城市大气环境问题，内容比较局限，后期的模拟在城市边界层下部的研究较少。另外由于近地层非均一下垫面的复杂性和不完整性给数值模拟带来了一定困难。最后，本文总结了城市热岛效应研究中的难点问题并展望了未来的发展方向。基于城市热岛效应的研究现状，应当注意在开发利用新技术的同时，不忽视传统检测手段的使用，结合空间遥感技术和边界层模拟的技术，形成4S（即RS遥感技术，GPS全球定位系统，GIS地理信息系统，EIS 环境信息系统）技术的多平台多尺度综合应用体系。在研究尺度上，不能只研究热岛效应在大尺度、中尺度下对城市气候的影响，还应研究其在全球气候改变后受到的影响，其热力和动力作用对全球气候变化过程的作用。 关键词：城市热岛；城市气候；研究进展
城市热岛效应论文
远程教育学院 本科生毕业论文（设计） 题目论“城市热导效应”对人在城市生活的影响及缓解对策姓名与学号 年级与专业土木工程(工程管理)(专本2(业余)) 学习中心合肥中心 指导教师
浙江大学远程教育学院本科生毕业论文（设计）诚信承诺书 1.本人郑重地承诺所呈交的毕业论文（设计），是在指导教师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。 2.本人在毕业论文（设计）中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。 3. 本人承诺在毕业论文（设计）选题和研究内容过程中没有抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。 4. 在毕业论文（设计）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。 毕业论文（设计）作者： 2015 年11 月8 日 论文版权使用授权书 本论文作者完全了解浙江大学远程教育学院有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学远程教育学院可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文。 毕业论文（设计）作者签名： 2015 年11 月8 日
浙江大学远程教育学院本科毕业论文（设计）摘要 摘要 城市热岛效应,就是因城市化的发展,导致城市中气温高于外围郊区的现象。在近地面大气等温线图上,郊外的广阔地区气温变化很小,如同一个平静的海面,而城区则是一个明显的高温区,如同突出海面的岛屿,由于这种岛屿代表 着高温的城市区域,所以就被形象地称为城市热岛。在夏季,城市局部地区的气温,能比郊区高出6℃甚至更高,形成高强度的热岛。城市热岛影响着各个城市。尤其是大城市比如北京等。第一：城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等,这些物质能大量吸收环境中的热辐射能量,并增加大气对地面的长波逆辐射,产生众所周知的温室效应, 引起了气温的进一步升温。第二：城市建成区、几何形状,与热岛强度存在着明显的关联。如果城市建筑走向设计、或几何形状不合理,则不易通风,造成因风速小而热量不易散发,导致局部气温过高。和一些别的因素叠加产生这种效应，将危害人体健康，加剧大气污染，会造成局部地区的自然灾害，导致气候与物候失常等危害，最终影响了人类和生物的发生发展。 关键词城市热岛；温差；人体影响； I
专题二 城市热岛效应
专题二城市热岛效应 城市是人口、商业、工业、交通高度集中的区域，由于人类的活动和工业生产排放出大量的热量，使城市气温比周围郊区气温高，这一新现象就称为“城市热岛效应”。随着世界各地城市的发展和人口的稠密化，“城市热岛效应”变得日益突出。 城市热岛效应(Urbanheat island effect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。 晴朗无风的夏日，海岛上的地面气温，高于周围海上气温，并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流，这是海洋热岛效应的表现。近年来，由于城市人口集中，工业发达，交通拥塞，大气污染严重，且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成，它的热传导率和热容量都很高，加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用，可使城市年平均气温比郊区可高2℃，甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象，在冬季最为明显，夜间也比白天明显，是城市气候最明显的特征之一。 从城市气象规划设计出发应考虑： （1）要保护并增大城区的绿地、水体面积。因为城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用。 （2）城市热岛强度随着城市发展而加强，因此在控制城市发展的同时，要控制城市人口密度、建筑物密度。因为人口高密度区也是建筑物高密度区和能量高消耗区，常形成气温的高值区。 （3）如北京市位于平原中部，三面环山。由于山谷风的影响，盛行南、北转换的风向。 夜间多偏北风，白天多偏南风。因此，在扩建新市区或改建旧城区时，应适当拓宽南北走向的街道，以加强城市通风，减小城市热岛强度。
城市热岛效应
城市热岛效应成因及改善措施 摘要：在全球气候变暖和高速城市化的大背景下，世界上许多城市都出现了高强度的城市热岛效应，城市热环境质量日趋恶化。分析和评价城市热岛效应已成为当前城市气候与环境研究的重要内容之一，也是全球变化研究的重要方面。本文剖析了城市热岛效应的成因及危害，并从当前城市热岛效应的现状出发探讨了改善城市生态环境，减低热岛强度的对策。 关健词：城市热岛效应成因措施 0 引言 城市热岛效应也称“大气热污染现象”,是指当城市发展到一定规模,由于城市下垫面性质的改变、大气污染以及人工废热的排放等因素使城市温度明显高于郊区,形成类似高温孤岛的现象,在气象学上被形象地称为城市热岛。可见,城市热岛反映的是一个温差的概念,只要城市与郊区有明显的温差,就可以说存在了城市热岛。 近年来,我国城市夏季伏天日气温在35℃以上的天数逐渐增多。据报道，2005年夏季，我国中东部和内蒙古中西部、新疆大部日最高气温高于或等于35度的日数一般在5天以上，其中华北南部、黄淮中西部、长江中下游大部及新疆东部、内蒙古西部、福建大部、广东北部、广西东部等地普遍持续高温10-15天，河北南部、山西南部、河南北部、安徽西北部、浙江大部、江西中北部等地达16-25天，很多城市日气温频频刷新当地气象纪录［1］。城区高温化得背后就是越来越严重的城市热岛现象。针对上述现象，本文就以城市热岛产生的原因和改善措施作初步探讨。 1 城市热岛效应的成因 全球变暖的气候条件是造成城市热岛效应的外部因素，而城市化才是热岛形成的内因。一般认为城市热岛效应是由以下几个原因造成的： 1.1城市污染物增加 正常的空气中含21%氧气和78%氮气,还有1%是其他物质。随着城市化发展，城市中由于大量的机动车、工业生产以及居民生活等人为因素的影响,城区大气中CO、SO2、NO x等有毒气体浓度大,总悬浮颗粒物密集,温室气体的含量高。其
城市热岛效应研究
天津师范大学2015届本科毕业论文（设计）开题报告 学院：城市与环境科学学院专业（专业方向）：地理信息系统 论文题目 基于遥感的京津冀城市热岛效应联动效应初探 指导教师 霍红元 职称 讲师 学生姓名 邢晓瑞 学号 1130080208 一、研究目的（选题的意义和预期应用价值） 城市热岛效应(Urban Heat Island Effect, UHI),就是因城市化的发展,导致城市中气温高于外围郊区的现象。在近地面大气等温线图上,郊外的广阔地区气温变化很小,如同一个平静的海面,而城区则是一个明显的高温区,如同突出海面的岛屿,由于这种岛屿代表着高温的城市区域,所以就被形象地称为城市热岛。在夏季,城市局部地区的气温,能比郊区高出6e甚至更高,形成高强度的热岛.城市热岛影响着各个城市。尤其是大城市比如北京等。第一：城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等,这些物质能大量吸收环境中的热辐射能量,并增加大气对地面的长波逆辐射,产生众所周知的温室效应,引起了气温的进一步升温。第二：城市建成区、几何形状,与热岛强度存在着明显的关联。如果城市建筑走向设计、或几何形状不合理,则不易通风,造成因风速小而热量不易散发,导致局部气温过高。和一些别的因素产生这种效应，危害人体健康，加剧大气污染，造成局部地区的自然灾害，导致气候与物候失常等危害！最终影响了人类和生物的发生发展。 预期应用价值： 对于研究降低城市热岛效应对策、缓解热岛效应的影响、提高人民的城市生活质量和城市的可持续发展水平,具有重要的意义，为京津冀城市群的布局与合理规划提供有意义的参考。 二、与本课题相关的国内外研究现状，预计可能有所突破和创新的方面（文献综述）（一）与本课题相关的国内外研究现状 1.1城市热岛的形状 自从1972年，R a o首先证实了城市区域可以通过分析卫星热红外数据而区分出来，并使用ITOS-1卫星数据制作了美国大西洋中部沿海城市的地面热场分布图[6]。此后，国内外许多学者利用热红外遥感数据进行城市热岛的研究，取得了一系列成果。Carlson等分析了美国洛杉矶地区昼夜热场分布情况[22]，Matson等利用NOAA数据研究了美国西海岸几个城市的夜间城乡辐射温度差异[23]，Price等利用热红外制图仪数据评估了美国西北部地区城市热岛的范围和强度[24] 。 接着国内也有不少学者利用NOAA/AVHRR数据研究了北京、上海、苏州[27]、沈阳[28]等多个城市的热岛现象。虽然研究区域各不相同，但是却发现一些共同的特征：在无风或微风条件下，城市热岛的形状、走向和位置都与建成区基本一致；在城市内部，城市热场的分布结构同土地覆盖特征密切相关，低植被的工业区和商业区呈现出明显的高温中心，植被覆盖度大的乡村则显示为低温区域。然而，NOAA/AVHRR气象卫星数据1. 1 km的地面分辨率只
城市热岛效应形成的原因主要是
城市热岛效应形成的原因主要是： 1.城市内拥有大量锅炉、加热器等耗能装置以及各种机动车辆）。这些机器和人类生活活动都消耗大量能量，大部分以热能形式传给城市大气空间。 热岛效应 2.城区大量的建筑物和道路构成以砖石、水泥和沥青等材料为主的下垫层： 这些材料热容量、导热率比郊区自然界的下垫层要大得多，而对太阳光的反射率低、吸收率大；因此在白天，城市下垫层表面温度远远高于气温，其中沥青路面和屋顶温度可高出气温8℃～17℃·此时下垫层的热量主要以湍流形式传导，推动周围大气上升流动，形成"涌泉风",并使城区气温升高;在夜间城市下垫面层主要通过长波辐射,使近地面大气层温度上升。 3.由于城区下垫层保水性差，水分蒸发散耗的热量少（地面每蒸发1g水，下垫层失去2.5kJ的潜热），所以城区潜热大，温度也高。 4.城区密集的建筑群、纵横的道路桥梁，构成较为粗糙的城市下垫层、因而对风的阻力增大，风速减低，热量不易散失。 -在风速小于6 m/s时，可能产生明显的热岛效应， -风速大于11 m/s时,下垫层阻力不起什么作用，此时热岛效应不太明显。 5.城市大气污染使得城区空气质量下降，烟尘、S02、，N0x，C0，含量增加，这些物质都是红外辐射的良好吸收者，至使城市大气吸收较多的红外辐射而升温。 影响 由于热岛中心区域近地面气温高，大气做上升运动，与周围地区形成气压差异，周围地区近地面大气向中心区辐合，从而在城市中心区域形成一个低压旋涡，结果就势必造成人们生活、工业生产、交通工具运转中燃烧石化燃料而形成的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等大气污染物质在热岛中心区域聚集，危害人们的身体健康甚至生命。表现在： 一方面，大量污染物在热岛中心聚集，浓度剧增，直接刺激人们的呼吸道粘膜，轻者引起咳嗽流涕，重者会诱发呼吸系统疾病，尤其是患慢性支气管炎、肺气肿、哮喘病的中老年人还会引发心脏病，死亡率高，如英国伦敦在1952年12月份，因为这个原因死亡4000余人。
城市热岛效应
城市热岛效应 英文名称：The Urban Heat Island Effect 热岛效应 晴朗无风的夏日，海岛上的地面气温，高于周围海上气温，并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流，这是海洋热岛效应的表现。近年来，由于城市人口集中，工业发达，交通拥塞，大气污染严重，且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成，它的热传导率和热容量都很高，加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用，可使城市年平均气温比郊区可高2摄氏度,甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象，在冬季最为明显，夜间也比白天明显，是城市气候最明显的特征之一。 气候条件是造成城市热岛效应的外部因素，而城市化才是热岛形成的内因。一般认为热岛成因有三：一是城市与郊区地表面性质不同，热力性质差异较大。城区反射率小，吸收热量多，蒸发耗热少，热量传导较快，而辐射散失热量较慢，郊区恰相反；二是城区排放的人为热量比郊区大；三是城区大气污染拖物浓度大，气溶胶微粒多，在一定程度上起了保温作用。 大气污染在城市热岛效应中起着相当复杂特殊的作用。来自工业生产、交通运输以及日常生活中的大气污染物在城区浓度特别大，它像一张厚厚的毯子覆盖在城市上宛，白天它大大地削弱了太阳直接辐射，城区升温减缓，有时可在城市产生“冷岛”效应。夜间它将大大减少城区地表有效长波辐射所造成的热量损耗，起到保温作用，使城市比郊区“冷却”得慢，形成夜间热岛现象。从城市气象规划设计出发应考虑：（1）要保护并增大城区的绿地、水体面积。因为城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用。 （2）城市热岛强度随着城市发展而加强，因此在控制城市发展的同时，要控制城市人口密度、建筑物密度。因为人口高密度区也是建筑物高密度区和能量高消耗区，常形成气温的高值区。 （3）如北京市位于平原中部，三面环山。由于山谷风的影响，盛行南、北转换的风向。夜间多偏北风，白天多偏南风。因此，在扩建新市区或改建旧城区时，应适当拓宽南北走向的街道，以加强城市通风，减小城市热岛强度。
城市热岛效应
城市热岛效应 城市热岛效应(Urbanheatislandeffect)，是指城市因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市“高温化”[1] 。城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。形成城市热岛效应的主要因素有城市下垫面、人工热源、水气影响、空气污染、绿地减少、人口迁徙等多方面的因素。最新新闻 春节人口大迁移明显减弱城市热岛效应2015-02-12 21:57 中国春节期间的人口大迁徙被称为世界上每年最大规模的人类迁移，人次多、周期短、方向性强，具有很强的规律性。中国科学院“百人计划-引进国外杰出人才”、大气物理研究所研究员张井勇的研究团队及合作者的最新研究结果表明，中国春节期间大规模人口迁移对城市热岛效应有显著影响，这种影响尤以夜间更为明显。...详情 中文名城市热岛效应 外文名Urbanheatislandeffect 形成原因大量的人工发热、建筑物和道路等 概念城市中的气温明显高于郊区的现象 年平均温差1°C 夏季温差6°C以上 目录 1历史沿革 2形成因素 ?城下垫面 ?人工热源 ?水气影响 ?空气污染 ?绿地减少 ?人口迁徙 3基本特征 4科学实验 5主要危害 6防止措施 ?绿化环境 ?减少排放 ?城市规划 7研究进展 1历史沿革 19世纪初，英国气候学家赖克·霍德华在《伦敦的气候》一书中，首先提出了“热岛效应”的气候特征理念。随着城市建设的高速发展，城市热岛效应也变得越来越明显。海岛上的地面气温，由于高于周围海上气温，并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流，这是海洋热岛效应的表现。进入21世纪，由于城市人口集中，工业发达，交通拥塞，大气污染严重，且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成，它的热容量低，热传导率高，加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用，可使城市年平均气温比郊区可高2℃，甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成城市热岛效应。
城市热岛效应的危害及对策
城市热岛效应的危害及对策Hazards and countermeasures of the urban heat island effect
目录 一．引言 (Ⅴ) 二．热岛效应形成的原因 (Ⅵ) 2.1．城市下垫面性质改变 (Ⅵ) 2.2．人为热和大气污染 (Ⅵ) 2.3．城市规模、形状和所处的地理位置 (Ⅵ) 2.4. 其他因素 (Ⅵ) 三．城市热岛效应的危害 (Ⅶ) 3.1．城市热岛效应造成恶劣的天气 (Ⅶ) 3.2. 对降水的影响 (Ⅶ) 3.3. 破坏大气环境 (Ⅶ) 3.4. 改变生物习性 (Ⅷ) 3.5. 加速能量消耗 (Ⅸ) 3.6. 危害居民健康 (Ⅹ) 四.热岛效应的特征 (Ⅺ) 4.1. 强度的时间变化 (Ⅺ) 4.2. UHI强度的空间变化 (Ⅺ) 五．城市热岛效应效应的治理与对策 (Ⅺ) 5.1. 提高城市绿地覆盖率 (Ⅻ) 5.2．采用新型的城市规划与设计理念 (Ⅻ) 5.3．减少人为热的排放量 (Ⅻ) 5.4．预防和治理大气污染 (Ⅻ)
5.5．保留城区水域面积，增加喷水洒水设施 (Ⅻ) 6．采用高反射率的地表材料 (ⅩⅢ) 六．参考文献 (ⅩⅣ)
内容摘要 随着世界性城市化、工业进程的加快，城市热岛效应越来越强烈，并极大地影响城市生态环境的安全和居民的日常生活，缓解城市热岛已是迫切需要解决的问题。阐述了城市热岛效应的特征、成因和危害，主要分析了缓解城市热岛效应的措施。在总结当前研究的基础上，探讨了城市热岛未来。 关键词 城市生态；城市热岛；气候变化；人类活动 Summary With the acceleration of worldwide urbanization, industrial process, the urban heat island effect is more intense, and greatly affect the safety of the city's ecological environment and the daily life of residents, to alleviate the urban heat island is an urgent need to address the problem. Described the characteristics, causes and hazards of the urban heat island effect, mainly measures to ease the urban heat island effect. On the basis of summing up the current research to explore the future of the urban heat island. Keyword Urban ecology; urban heat island; climate change; human activities Zusammenfassung Mit der Beschleunigung der weltweiten Verst?dterung, industrielle Verfahren, ist die st?dtische W?rmeinsel-Effekt intensiver, und gro?en Einfluss auf die Sicherheit der Stadt ?kologische Umwelt und das t?gliche Leben der Bewohner, um die st?dtische W?rmeinsel zu lindern ist eine dringende Notwendigkeit, das Problem anzugehen. Beschrieb die Merkmale, Ursachen und Gefahren der st?dtischen W?rmeinsel-Effekt, vor allem Ma?nahmen zur Verbesserung der st?dtischen W?rmeinsel-Effekt zu erleichtern. Auf der Grundlage der Zusammenfassung der aktuellen Forschung, um die Zukunft der st?dtischen W?rme-Insel zu erkunden. Stichwort Stadt?kologie; st?dtische W?rmeinsel, Klimawandel, menschliche Aktivit?ten