城市热岛效应卫星遥感分析

城市热岛效应卫星遥感分析
城市热岛效应卫星遥感分析

An Assessment of Urban Heat Island Effect using Remote

Sensing Data

WANG Guiling1, JIANG Weimei2, WEI Ming3

1. Institute of Meteorology, PLAUST, Nanjing 211101, Jiangsu, China;

2. Department of Atmospheric Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, Jiangsu, China;

3. Sino-American Cooperative Remote Sensing Center, NUIST, Nanjing 210044, Jiangsu, China Abstract: Characteristics of urban heat island (UHI) effect and its cause are investigated by using MODIS data in April 200

4. Surface parameters from the MODIS data have surface temperature (ts),albedo(α), and normalized difference vegetation index (NDVI). Their heterogeneities over urban and rural area are analyzed based on land cover classification, and their relations are also presented in order to explain the UHI effect. The results show that there exists obvious the UHI effect. Ts over urban areas are by 10.83 % higher than those over rural area,and NDVI and α over urban area are by 62 % and 18.75 % less than those over rural area, respectively. Surface temperature has significantly negative correlation with NDVI and their correlation coefficient is-0.73. Correlation between NDVI and albedo is determined by the spectrum of light. Difference in vegetation cover is the primary cause of the UHI effect.

Keywords: remote sensing; MODIS; urban heat island; surface temperature; NDVI; albedo Introduction

Urban development usually gives rise to a dramatic change of the Earth’s surface, as natural vegetation is removed and replaced by non-evaporating and non-transpiring surfaces such as metal, asphalt, and concrete. This alteration inevitably results in the redistribution of incoming solar radiation, and induces the urban-rural contrast in surface radiance and air temperatures. The difference in ambient air temperature between an urban area and its surrounding rural area is known as the effect of UHI. It is a meteorological phenomenon developing with the growth of urbanized areas, are increasingly affecting citizen’s lives and health. The study will help us to better understand the UHI aspects and its causes, providing an important addition to conventional methods of monitoring the urban environment. It is important to urban expand and layout in order to lessen the UHI.

Studies on UHI phenomenon using satellite remote sensing data have been conducted for more than ten years. The methods are included the following types. Firstly, UHI actuality and its dynamic change are analyzed using long term meteorological record over urban and

suburban area. Secondly, the causes of UHI characteristics are explained by the remote sensing or aerial photos. Thirdly, the numerical model is used to simulate the UHI effect. Fourthly, some stations are set to measure UHI. The recent increasing availability of remote sensing technique is an efficient way to survey UHI periodically for long time. Roth (1989) and Gallo (1993) used remote sensing techniques to compare the UHI effect to vegetation index [1,2].Owen(1998) used fractional vegetation cover and surface moisture availability to study the impact of urbanization in and around State College, PA [3]. Streutker (2003) analyzed the growth of UHI and successfully quantified the UHI of Houston, TX taken 12 years apart [4]. All the above studies used National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) AVHRR data. The 1.1 km spatial resolution of these data was found suitable for the surface temperature mapping over urban area and used to study the surface UHI. UHI has been also studied with more fine resolution satellite data such as Landsat TM, SPOT in many cities such as the Zhujiang Delta in China, L?d? in Poland, Granada in Spain over the past few years. But such remote sensing data have low temporal resolution and a shorter data record [5-8].

MODIS is a key instrument aboard the Terra (EOS AM) and Aqua (EOS PM) satellites. Terra MODIS and Aqua MODIS are viewing the entire Earth's surface every 1 to 2 days, acquiring data in 36 spectral bands. These data will improve our understanding of global dynamics and processes occurring on the land, in the oceans, and in the lower atmosphere. MODIS is playing a vital role in the development of validated, global, interactive Earth system models able to predict global change accurately enough to assist policy makers in making sound decisions concerning the protection of our environment. Most recent researches were about the regional or global scale climatic and environmental changes and seldom on the UHI using MODIS data [9-13].

Surface temperatures derived from satellite are believed to correspond more closely with the canopy layer heat island, although a precise transfer function between the surface temperature and the near ground air temperature is not yet available. Satellite information is the only source for determing of the surface temperature (ts) at macro level over a region. In this study, we use the MODIS and other supplementary data to study the characteristics of the UHI and its causes.

Longitude/ 0E

Fig.1 Land cover classification from MODIS in 2004 and locations of automatic weather station

MODIS data are pretreated firstly by the method of overlapped mobile window in Geo-statistics to eliminate abnormal values due to cloud [14,15]. MODIS land surface temperature products are compared with monthly mean ts from seven Automatic Weather Stations (AWSs) to validate them. Then, the parameters in three broadbands (0.3 - 0.7 μm, 0.7 - 5.0 μm, and 0.3 - 5.0 μm) are used to compute the surface albedos in the broadbands with BRDF model. Finally, the difference and correlation analysis of ts, NDVI and albedos between the urban and rural area are performed depending on land use pattern. The urban heat island in the study area is synthetically analyzed by comparing the distribution of ts, NDVI and albedos over urban areas and non-urban areas.

1 Study area

The study area considered in this paper encompasses an area of 83 × 83 km2 centered at coordinates 118.8oE, 32.0oN (Nanjing, China). This area includes Nanjing urban area and its suburban counties. Most of the terrain heights are very low in the region and mountains

are distributed mainly in the east and southwest areas.

The study area is very heterogeneous, comprising of water, cropland, and forest as well as urban and built-up. Fig. 1 shows the land cover classification map in study area (2004) and the locations of seven AWSs. From Fig. 1 it is easily seen that the Yangtze River runs across the urban zone, and the Xuanwu Lake and the Purple Mountains locate in the central part of the area, with large green cover of semi-natural forest. A transect crossing the centre of the area (AB) is chosen from west to east.

2 Data set description

2.1 Satellite remote sensing data

Satellite remote sensing has potential utility for this landscape scale characteristic analysis because of the global continuity of observation. Here we choose MODIS satellite data. A series of high-level land surface products have been generated by the MODIS land science team, which are all operational and can be downloaded from the following web site: https://www.360docs.net/doc/627123281.html,/pub/imswelcome/.

Tab.1 Selected MODIS products of 2004 and their spatial and temporal resolutions

The selected products are listed in Tab.1. ESDT is the short name for Earth science data type. DOY means Julian day of the year. Temporally, these data cover April 2004 (spring season). We have included MODIS data from the period March 21th (DOY 81) to May 8th (DOY 121). The time period covers 40 days (five 8-day periods and three 16-day periods). The 96-day land cover product included here does not specifically overlap with the spring season. The product “MOD11A2” in the MODIS Land Discipline is defined as the “land surface temperature (LST)” over the gl obal land surface every 8 days with 1 km-resolution. Other products used include the land cover product “MOD12Q1” and NDVI product“MOD13A2”.

The accuracy specification for MODIS LST is 1K at 1 km resolution under the clear sky conditions. It can be validated by field measurements over flat uniform land surfaces. The accuracy specification for land-surface emissivity retrieved from MODIS data is 0.02 for

bands 29, 31 and 32, and 0.05 for bands 20,22, and 23. The MOD13A2 are standard products designed to be fully operational at launch. The MOD12Q1 product provides a suite of land covers with the primary classification in the IGBP (International Geosphere Biosphere Programme) scheme. Each of these classification schemes is accompanied by the assessments of its quality or confidence. More information about the MODIS products can be found from the web site https://www.360docs.net/doc/627123281.html,/data.

All data are in HDF (Hierarchical Data Format) format and are provided in ISG (an Integerized Sinusoidal Grid) projection. While the projection becomes increasingly sheared with distance from the Greenwich meridian, the data are converted to Lambert conformal projection and the format from original HDF to a flat binary format by the MODIS Reprojection Tool (MRT v2.4 Beta).

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

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

热红外遥感技术在城市热岛效应中的应用研究

热红外遥感技术在城市热岛效应中的应用研究发表时间:2009-08-25T09:15:20.590Z 来源:《企业技术开发(下半月)》2009年第5期供稿作者:韦伟(西南交通大学土木工程学院,四川成都 611756 [导读] 本文分析了城市热岛效应的形成及防治办法,对遥感技术在城市热岛监测中的应用进行了研究。摘要:现代遥感技术可以快速、实时、动态、周期的获取海量数据,利用热红外遥感技术,辅以GIS空间分析技术,可以获得城市热岛强度的大小、空间分布及变化趋势。本文分析了城市热岛效应的形成及防治办法,对遥感技术在城市热岛监测中的应用进行了研究。关键词:热红外遥感技术;热岛效应;形成;监测 1 引言 城市热岛效应又称“大气热污染现象”,是城市化的发展导致城市区域气温要明显高于周围郊区的现象。在气象学近地面等温线图上,郊区的气温变化范围很小,如同平静的海水面,而城区则是一个明显的高温区,如同海面上突出的岛屿,故形象的称之为“热岛效应“。一般情况下,城市热岛中心区域的气温比周围郊区高1℃左右,最高可达6℃以上。热岛效应加剧了夏季高温的酷热程度,形成高温热浪,局部城郊环流会导致大气污染物滞留,严重影响城市生态环境质量和人类生存环境。随着经济和社会的快速发展,城市人口数量的不断增加,城市的规模迅速扩大,城市热岛效应现象日益突显。随着遥感技术的发展,采用热红外遥感对城市进行地面热状况调查,有利于较全面的研究热岛的成因、分布特点,提出相应的治理措施,达到保护城市生态环境,为城市园林规划提供基础数据的目的。 2 热岛效应形成 热岛的形成与城市化的发展密不可分。首先,城市内大量的人工建筑物使得下垫面的热性质发生改变,人工构筑物的反射率小、吸热快、热容量小,在相同的太阳辐射条件下,它比自然下垫面(如绿地、水面等)升温快,表面温度要明显高于自然下垫面。其次,城市中大量的机动车辆等耗能装置、工业生产、居民生活会排放大量的热能量,导致城市气温升高。再次,城市大气污染物种类复杂、数量大。工业生产、机动车辆以及居民生活均会排放大量氮氧化物、二氧化碳、粉尘等可以吸收大量辐射能量的温室效应物质,从而加剧热岛效应。最后,随着城市人口急剧增加,为缓解住房压力及不合理的城市规划导致自然下垫面逐渐减少,缓解热岛效应的能力逐渐降低。 3 热岛效应的监测 目前,常用于热红外卫星遥感信息源主要有陆地卫星TM/ETM+第6通道(10.4~12.5微米)数据以及NOAA气象卫星AVHRR第4通道(10.5~11.3微米)、第5通道(11.5~12.5微米),虽然TM6波段的温度分辨率(NRTD)较NOAA低,但其地面分辨率为120米,远高于NOAA,更适宜分析研究城市热环境的细部特征,有利于研究热岛的空间分布。 热红外遥感所探测到的是地面目标的热辐射能量,并与地面温度、强度相对应,其地理信息相对较弱,可与高分辨率全色波段数据进行校正、匹配、融合,并与Quick Bird数据进行校正达到地理信息的一致性。通过对地表热辐射的观测,可推测地面温度状况,从而掌握地表的热储存状况,获得下垫面热岛分布状况,也就间接的反映了城市气温热岛的分布情况。 分析过程中以相对亮温来表示热岛强度(热岛强度本质上为一个相对指标),并将此无量纲因子应用于比较同一城市同一季节的不同区域热岛强度差异、同一区域不同时期中的热岛强度的发展情况采用密度分割法对城市热岛分布状况进行模拟,并根据反演值的大小进行分区段设色,不同的颜色表示不同的温度分区,尤其以同一色别不同明度更能表示数量上的差异。密度分割图与地理地图进行叠加,借助GIS空间分析等辅助工具,对热岛成因及分布进行定性分析,提出缓解热岛效应的有效措施,并提供决策依据。 探测到的地表物体的热红外辐射值经反演可还原成辐射亮度,再转换成辐射亮度温度,通过大气校正即可求得地表真实温度,并绘出等温线图,若存在卫星过境的同步气象观测资料,即可反映热资源分布状况,通过卫星图像多时相的对比,结合对应时间地面准确温度,即可定量分析研究区范围内月、季、年热资源变化情况。 4 热岛效应的防治 缓解热岛效应是一项长期的、综合性的系统工程,需要相关部门的密切配合。在现有社会条件下,应考虑控制空调的使用、改善市区道路的保水性能、淡化建筑物、提高能源的利用率等。加强城市规划,选择合理的城市结构模式,树立城市生态学观念,尤其增加植被面积,选择高效美观的绿化形式,通过植物吸收热量来改善城市局部气候,以“绿岛”拯救“热岛”,并与河湖净化、空气质量监测等生态建设活动配合进行。 5 结语 热红外遥感能够通过获取城市地表热辐射状况,捕捉城市下垫面热岛强度的大小和空间分布,进而推测出城市气温热岛强度的大小和空间分布。遥感技术能够全面有效地探测下垫面温度特征,能快速、实时、周期、动态地监测城市热环境空间分布和变化趋势,并为热岛成因分析和治理办法提供依据,是研究城市热岛效应的有效手段之一。目前,国内很多城市都已建立城市热岛监测体系,进行城市热岛的监测与分析。 参考文献: [1]贾海峰,刘雪华.环境遥感原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2006. [2]中国遥感应用协会.2006遥感科技论坛[M].北京:中国宇航出版社,2006.

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

城市热岛效应卫星遥感分析

An Assessment of Urban Heat Island Effect using Remote Sensing Data WANG Guiling1, JIANG Weimei2, WEI Ming3 1. Institute of Meteorology, PLAUST, Nanjing 211101, Jiangsu, China; 2. Department of Atmospheric Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, Jiangsu, China; 3. Sino-American Cooperative Remote Sensing Center, NUIST, Nanjing 210044, Jiangsu, China Abstract: Characteristics of urban heat island (UHI) effect and its cause are investigated by using MODIS data in April 200 4. Surface parameters from the MODIS data have surface temperature (ts),albedo(α), and normalized difference vegetation index (NDVI). Their heterogeneities over urban and rural area are analyzed based on land cover classification, and their relations are also presented in order to explain the UHI effect. The results show that there exists obvious the UHI effect. Ts over urban areas are by 10.83 % higher than those over rural area,and NDVI and α over urban area are by 62 % and 18.75 % less than those over rural area, respectively. Surface temperature has significantly negative correlation with NDVI and their correlation coefficient is-0.73. Correlation between NDVI and albedo is determined by the spectrum of light. Difference in vegetation cover is the primary cause of the UHI effect. Keywords: remote sensing; MODIS; urban heat island; surface temperature; NDVI; albedo Introduction Urban development usually gives rise to a dramatic change of the Earth’s surface, as natural vegetation is removed and replaced by non-evaporating and non-transpiring surfaces such as metal, asphalt, and concrete. This alteration inevitably results in the redistribution of incoming solar radiation, and induces the urban-rural contrast in surface radiance and air temperatures. The difference in ambient air temperature between an urban area and its surrounding rural area is known as the effect of UHI. It is a meteorological phenomenon developing with the growth of urbanized areas, are increasingly affecting citizen’s lives and health. The study will help us to better understand the UHI aspects and its causes, providing an important addition to conventional methods of monitoring the urban environment. It is important to urban expand and layout in order to lessen the UHI. Studies on UHI phenomenon using satellite remote sensing data have been conducted for more than ten years. The methods are included the following types. Firstly, UHI actuality and its dynamic change are analyzed using long term meteorological record over urban and

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

城市热岛的遥感分析

遥感科学与技术一班20101335013 李宛彧 城市热岛的遥感分析 1.实习目的 了解和熟悉利用热红外遥感技术监测城市热环境及其热效应。 2.实习内容 利用给定的地表温度图像和土地利用分类图像,计算该市的城市热岛强度,并统计各个强度等级的面积,最后分析城市热岛强度与土地覆盖类型之间的关系,并能给出简单解释。 3. 实习原理与步骤 (1)给出该城市地表温度的基本统计特征:平均值,标准差,最大和最小值;(2)以地表温度的两个标准差为间隔,将该城市的地表温度分成6级,并统计各个等级占的面积; (3)以土地利用分类图为基础,分析不同覆盖类型下的地表温度状况,从而解释城市热岛强度与土地覆盖类型之间的关系。 实习步骤: 1.)用ENVI打开图像lst, 2.)右击ROI Tool→options→and threshold to ROI,选择lst,点击ok。在弹出的对话框中,在Min Threshold Value 中填入0;颜色选择为红色,点击ok。 3.)进行掩膜:Basic Tools→mask→build mask,在弹出的对话框中选择display1,ok .在Mask Definition对话框中,单击options→import ROIs,选择Thresh (1st)[red]51707 points,点击ok。保存为mask. 4.)城市地表温度的基本统计特征:Basic Tools →statistics→computer statistics,选择lst,在Select Mask Band 中选择mask。点击ok在弹出的Computer Statistics parameters对话框中选中Histograms,点击ok。Min Max Mean Stdev 23.626373 50.665894 37.948389 4.392895

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

“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

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

基于遥感的上海城市热岛效应与植被的关系研究

与植被的关系研究 唐曦,束炯,乐群 华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室,上海 (200062) E-mail:51050801034@https://www.360docs.net/doc/627123281.html, 摘要:研究选择2001年3月和7月上海地区的陆地卫星ETM+影像,利用ETM+热红外亮温计算模式将6波段影像灰度值转换成像元亮温,由此直接表征地表温度(LST)分布,对城市热岛的空间分布特征、强度变化及其相关影响因素进行了概括.通过3、4波段影像融合提取出归一化植被指数(NDVI),并基于统计方法对城市不同尺度、不同区域的亮温和NDVI 进行回归分析,拟合模型一致证明亮温与植被水平呈明显负相关,且植被降低下垫面温度的效果夏季好于春季;对回归方程斜率的比较又揭示出不同下垫面中绿地和热环境关系的分异,即植被对地面温度的影响受下垫面结构制约,增加相同水平的植被,夏季白天降温程度在植被面积占优势的地区不及非植被或少植被区.建议应因地制宜地对工业区、商务区及住宅区、城乡结合部等不同结构的下垫面环境进行针对性的植被规划,更有效地减轻热岛效应. 关键词:城市热岛;亮温;植被指数(NDVI);ETM+ 中图分类号:P463.3;P461+.7;X87 1.引言(四号,宋体,加粗) 城市热岛效应指城市比周围地区温度高,是城市对气温影响最突出的特征,也是城市气候与城市大气环境最重要的特征之一;城市热岛效应是在城市化的人为因素(以下垫面性质的改变、人为热和过量温室气体排放、大气污染等为主),以及局地天气气象条件共同作用下形成的[1]。城市热岛直接对当地有关气候要素产生多种影响,尤其在夏季可增加高温出现的频率并加重高温程度。在温室效应和全球变暖的背景下,上海的城市热岛现象从20世纪80年代开始迅速扩展和增强,这与上海城市建设有明显的对应关系[2]。浦东、郊县卫星城镇的建成区面积迅速增加及大规模旧城区的改造,导致城市化过程外扩缺乏有力控制,加之生态规划不尽完善,尽管城市绿地规模有所增强,但其减轻热岛效应的功效仍十分有限。因此,进一步研究上海热岛特征与植被规划的关系,对优化人居环境、实现城市的可持续发展有重大战略意义。 城市热岛研究的常规方法,如“城郊对比法”、“历史对比法”,一般多采用地面气象站定点监测或线路流动观测等手段,常用指标是气温(即距地表 1.5m高的大气温度),其塑造的热岛称为“城市气温热岛”。邓莲堂等在分析上海热岛的日变化和季节变化[3]以及江汉田等在探讨上海热岛时域、频域的多尺度演变规律[4]时即采用Davis自动气象观测仪所记录的数据。由于传统研究的观测点位密度不大、流动线路有限,所得的数据同步性不佳,且通过样本空间插值所得到的热岛信息有时不能很好地表征研究地区的总貌或细部,这就限制了对热岛平面展布、内部结构的深入研究。随着遥感技术的发展,观测数据的时相、空间及光谱分辨率大幅提高,利用卫星影像进行由点到面的资料提取,可以周期性动态地监测热环境的变化趋势,早在1993年Callo等就利用NOAA遥感参数研究了城市热岛效应对最低气温升高的影响[5],而目前遥感地表参数已成为研究城市热岛效应的有效手段[6]。

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