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
随着全球经济的迅速发展，越来越多的人口集中于城市居住。据联合国人居署统计，到2010年，全世界约有一半人口居住在城市[1]。中国是城市化进程最为迅速的发展中国家之一。据中国社科院发布的《中国城市发展报告No.2》统计，截至2008年末，我国城镇化率已经达到45.7%，拥有6.07亿城镇人口，形成建制城市655座，其中百万人口以上特大城市118座，四百万人口以上超大城市39座[2]。由于城市人口迅速膨胀、城市规模不断扩大所引发的城市下垫面和冠层结构的急剧变化和城市人为热排放的快速增加导致的城市热岛效应及其对区域气候系统的影响，正受到前所未有的广泛重视。严重的城市热岛效应不但影响了人们正常的生活和工作，还成为人们生活质量进一步提高和城市进一步发展的制约因素。因此，研究城市热岛效应的形成机制和特征对于采取合理有效的措施缓解热岛效应的影响，提高城市人口的生活质量，维持城市可持续发展具有重要的意义。
从上世界五十年代以来，城市热岛效应已逐渐成为城市气候学研究的热点问题之一。国内外学者利用气象资料、遥感监测、数值模型等研究方法对城市热岛产生的原因、热岛强度特征、城市热岛的危害及缓解对策进行了广泛的研究。本文将对国内外城市热岛效应的研究进展进行综述，并基于当前城市热岛研究的现状，总结城市热岛效应研究中的难点问题和今后的发展方向。
1 城市热岛的概念及强度
1.1 城市热岛的概念
城市热岛效应（Urban Heat Island Effect）是指城市中的空气温度明显高于城市外围郊区的现象。从近地面温度图上看，郊区气温变化很小，而城区高温区的形状像是海里突出海面的岛屿，因此形象地称之为城市热岛。
1.2 热岛强度的定义
Oke T R.定义“热岛强度”为城市中心区的温度最高值与郊区温度的差值[3]。热岛强度大的地方在全球范围內体现在发达国家和地区，例如德国柏林、加拿大温哥华、中国北京、美国亚特兰大、中国广州、中国上海。这些城市的热岛强度非常明显[4-7]。现有的研究表明，城市的平均温度一般比郊区高出0.5－1.0℃。
2 城市热岛的形成机制
1833年，英国气候学家赖克·霍德华（Lake Howard）在对伦敦城区和郊区的气温进行了同时间內的对比观测后，发现了城区气温比郊区气温高的现象，并且首次在《伦敦的气候》一书中记载了“热岛效应”这种气候特征[8]。这是人类真正有文字记录的研究城市热岛效应这种特殊现象的开始，也是人类开始关注城市气象研究的的开端。100多年后的1958年，Manley首次提出城市热岛（Urban Heat Island,UHI）这一概念。热量平衡是城市热岛形成的能量基础。城市化进程改变了下垫面的性质和结构，城市人口的膨胀增加了人为热排放，从而影响了城市热量平衡形成热岛效应。现有的研究
认为，城市热岛效应的形成机制、强度和时空分布特征主要与以下几个因子有关。2.1 城市下垫面性质的改变
随着城市化进程的加快，水泥、柏油路面和混凝土结构的建筑物所占的面积比重越来越高，占城市下垫面面积的70%以上，而绿地和水体面积相对郊区较少。而郊区以植被草地水体为主，城郊下垫面差异十分显著。城郊下垫面性质差异主要表现为的表现是：城市反射率比绿地小，在相同的太阳辐射条件下，城市下垫面比郊区下垫面能吸收更多的太阳辐射，而城市下垫面的热容量比郊区下垫面小，城市下垫面吸收太阳辐射使自身升温迅速并吸收更多热量。同时城市建筑高大密集，墙体与地面、墙体与墙体之间多次反射吸收热量，使得城市近地层空气温度维持在一个高值。
2.2 人为热排放
城市人为热也就是人类活动产生的废热，主要来自机动车辆、工厂车间、空调运转、居民烹饪及建筑物向外散发的热量等。居民生活中大功率用电器的使用、工业生产中化学气体以及交通运输中汽车尾气等，都在不停地向近地层大气排放大量人为热和粉尘温室气体，使城市成为一个巨大大的发热体[9]。人为热排放对城市热岛的影响主要通过以下两个途径来实现：一方面，人为热排放直接向近地层大气供给热量，使得气温升高；另一方面，城市人为热排放的同时，也大量排放CO2、N2O、H2O、CH4、CFC等温室气体，增加了近地层大气对地表长波辐射的吸收，从而加剧加重了城市热岛的强度。据测定，城市冬季人为热排放量非常可观释放量很大，例如北方的锅炉地热供暖和南方的空调，甚至超过了比太阳净辐射还大，如美国冬季旧金山的人为热一度高达75 W/m2 [9]。
2.3 自然植被的影响
城市人口的增加，城市的扩张，使得原来的农村变为现在的郊区甚至是城镇。下垫面的土壤、水面以及土地覆盖类型逐渐减少，取而代之的是由水泥、沥青以及金属混合物组成的不透水表面，这样就导致了地表水分蒸腾作用减少、径流加速、显热的储存和传输增加以及水质降低等一系列环境问题的出现。同时绿地水体林木面积的锐减也就相当于减少了消除温室效应的天然吸收器，温室气体得不到有效大量的吸收，进而使城市成为一个热源。
2.4 区域气候的影响
不同地理位置的城市，诸如海滨和内陆处在不同的大气候背景下，受到海陆风、海洋比热容大的影响，海滨城市日变化最大热岛强度比内陆要低，增幅也缓慢。并且发现沿海港口城市会有热岛强度的一个年际循环变化，这一点内陆城市则不明显。有时候外部气象条件，例如气压场稳定、气压梯度小、无风无对流运动，热量不易散发也会加剧城市热岛效应[10]。热岛不仅在不同城市气候条件下，有时在同一城市不同气象背景气候条件下城市热岛强度和时空分布特征效应也不尽相同[11]。
3 城市热岛效应研究方法及国内外研究进展
到目前为止，城市热岛研究的主要方法有三种，分别是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。地面观测方法主要以有限的城郊固定气象台站资料为基础，配合流动观测资料进行城郊气温及地表温度对比观测。遥感监测则是利用航空航天传感器对城市下垫面温度等进行观测。边界层模式模拟是利用从一维到三维中尺度模式对特定高度下的空间区域的温、湿和风场进行空间数值模拟。
3.1 城郊气象观测数据对比方法
城郊气象观测数据对比法是最早的研究城市热岛的方法，该方法利用城区和郊区气象站多年观测数据进行对比分析的方法，使用统计学或数学模拟方法分析得出同一时期该地热岛分布、热岛强度相对大小，以及热岛强度的季节变化、日变化等特征。从最早的Howard观测到伦敦城区平均温度比郊区高 1.1℃到之后的Duckworth和Sandberg[12]在San Francisco的大公园与市中心之间观测到10℃的温差，都是采用了原始的对比观测方法得出了与Howard类似的结果。研究发现大部分城市在夏季热岛现象比冬季明显，另外风速是影响城市热岛的主要因素，风速越大，城郊温差越小，城市越大，热岛导强度越强。周淑贞等[13]最早对上海的研究发现了上海市热岛效应显著，比郊区温度高出5℃之多，在日落后2～3h到夜间比较强。通过多年资料发现，随着上海市中心区的逐步扩展使得上海城郊温差越来越大，并且逐年年最低温度也在上升，到1984年升温幅度达到0.7℃[14]。
由于气象观测站位置和数量条件的限制，科学家们提出第二种研究城市热岛的观测方法，即布点法。利用布点观测、探空气球和或者流动车作业获得某个目的观测地的气象资料，通常会与固定气象站点资料相结合，分析得到全面动态有效的城市热岛分布状况和强度大小。例如，张景哲等[15-16]于1981年1、4、7月四个月在北京市区及郊区布置110多个观测点，每个月连续观测5～10天，共进行64次定时观测，同时采用市郊6个气象站资料进行研究。但是回顾早期的传统城市热岛研究，基本上还是所需信息不全面，局限于点的概念研究，很难正确高效地的反映到城市结构面上，研究得的不够深入彻底。
3.2 遥感技术反演城市热岛
随着地理信息的发展和遥感技术的成熟，有学者发现了更好的研究城市热岛的方法——遥感监测。它覆盖范围广、图像直观、时间高度同步，在城市热岛研究中发挥着越来越重要的作用。遥感测定是指根据不同类型地物对太阳长波辐射的吸收情况不同，形成不同的波段辐射值，运用热红外传感器对城市地表温度进行大范围的观测，再通过计算机技术分析得到地物的不同热量分布。
城郊植被状况差距显著，基于二者植被指数的不同选取两幅不同时期的TM(4.5.6波段)彩色合成图像，对照目标城市地区，定出热岛的大概范围。其中TM-4和5波段显示陆地、植被和水体。Gallo等[18]使用NOAA/A VHRR数据获得到归一化植被指数NDVI估测城市热岛对城郊气温差异影响，结果证明，植被指数与城郊气温之间有着显著的线性关系，而且在
解释平均最低气温的空间变化方面更为有为有效。国内学者运用该方法也进行了相关研究。周红妹[22]也发现，城郊的地表温度与城郊最低气温差异的关系更加紧密且稳定，城郊间NDVI指数差异可能成为导致城郊两种不同环境下最低气温差异的地表物质属性标志。这一方法在冬季没有绿色植物的干旱气候区城市不适用。
陈云浩等[23]利用遥感和GIS技术，基于热力景观生态学的独创方法，建立了一套研究城市热环境格局和过程的方法并确立了评价指标体系。这套评价指标由分维数、形状指数、优势度、破碎度、分离度及多样性等组成，并且适用该方法分析了上海市热环境空间格局和动态演变过程，取得了良好的效果。
此外，还有基于地表温度的遥感测定分析，。即根据不同地表地物对太阳长波辐射的吸收情况，首先对研究城市地理条件、温度、气候特征并进行概括分析；其次，处理图像，进行灰度拉伸和密度分割，利用亮温计算模式，获得亮温数据；再次，进行几何纠正、配准与镶嵌，并进行剪切与密度分割；最后得出场中心分布区与热场结构特征。范心圻[20]利用NOAA或LANDSAT TM影像的亮温数据对北京进行了城市热岛的空间平面结构和季节变化的研究，分析了热岛现象在不同季节的平面分布情况并指出对城市热岛的研究对城市规划、城市环境质量评估和城市环境保护是十分重要的。马伟等[25]在对Landsat-5 TM数据大气校正基础上反演北京地面温度，并分析了植被覆盖程度对地面温度的影响。
表1 国内外利用遥感研究地表城市热岛的主要成果
参考文献平台：传感器温度模式研究目标
Dousset [17]Sat： A VHRR 亮温城区地表温度和空气温度之间关系Gallo等[18]Sat： A VHRR 亮温使用NDVI来评估城市热岛
Nichol[19]Sat：Landsat T
M 方向辐射温度与城市形态学有关的地表温度的空间
模式
Berr Dor [20]航空：TIrS 方向辐射温度同步的城市地表及空气温度热岛效应
分析
Hafner等[21]Sat：A VHRR 亮温与热惯量和湿度有关的SUHI与UHI
模式
范心圻[22]Sat：A VHRR 亮温城市热岛季节变化及与下垫面关系
周红妹等[23]Sat：A VHRR T
M 亮温，气温气温遥感、GIS监测热岛分布特征和变
化规律
陈云浩等[24]Sat：T M 亮温热岛空间变化分析
孙飒梅等[25]Sat：T M 相对亮温以相对亮温来表示热岛强度
徐涵秋等[26]Sat：T M 亮温用城市热岛比例指数（URI）研究热岛
马伟[27]Sat：Landsat T
M 地面温度利用TM单窗算法反演地表温度，并估
算5种植物植被指数与地表温度相关程
度
3.3 模拟预测方法
模拟预测方法是应用计算机技术运用统计模型、数值模型、物理模型和解析模型四种模型模拟城市热岛效应的方法。这四种模型已经应用得的比较广泛，其中物理模型有多种云物理和边界层的物理过程。应用最典型的是边界层数值模拟模型，它以热力学和动力学理论为基础，进行能量平衡和温度场时空变化分析。边界层数值模拟可以研究地－气之间复杂的热力交换过程，定量分析城市下垫面能量交换与能量平衡以及温度场的基本特征，从而分析变化规律深刻理解地表热场的变化机制[28]。
M yrup[29]最早利用最简单的一维方程模拟城市热岛效应。Carlson认为城市热岛研究中地表热通量是必须考虑的因素，同时设定较为准确的地表参数可以模拟地表的热响应过程[30]。边界层和遥感相结合不仅可以获得城市热岛的空间分布模式，还可以模拟任何时间上热岛的空间分布模式，能够获得城市热岛在时间上和空间上的演变过程。Oke[31]等首次加入“城市峡谷”效应对地表能量平衡的影响。日本的Yoshikadao[33]开始利用三维模型研究东京城市热岛环流与海风之间的相互影响。
我国也有不少学者对城市热岛进行了模拟分析研究。如1988年边海等人[35]用最早的一维地表能量平衡模式研究了城郊热岛效应。佟华等人[38]在2005年利用中尺度模型MM5耦合城市边界层模型模拟香港的热岛、海风及污染扩散。李兴荣等[39]在2007年针对北京夏季夜间热岛进行了研究，发现在MM5中考虑城市人为热和热储存,可以改善模式对热岛的数值模拟。近期的研究是2011年宋迅殊等[40]采用中尺度WRF 模式模拟苏州城市热岛效应，结合Landsat卫星资料分析了城市下垫面变化对城市气象环境的影响，发现城市中存在水平对流涡旋。
表2国内外利用边界层数值模式模拟城市热岛的主要成果
参考文献年份模式类型研究目标及特点
M yrup [29]1969 一维模型最早的一维地表平衡模型，假定城区为
“混凝土平板”
O ke等[31]1991 一维SHIM模
型加入平流传输及人为热源项，模拟夜间城市热岛，首次加入“城市峡谷”效应对地表能量平衡的影响
V ukovich[32]1973 二维模型维线性化模型，模拟热岛环流，在模型
中指定了部分参数
Y oshikado[33]1992 三维模型使用了不同的粗糙长度和冷却速率来
描述城市的影响，主要研究东京城市热
岛环流与海风之间的相互影响
Rozoff等[34]2003 中尺度模型在RAM5模型基础上，耦合TEB城市
冠层模型，模拟热岛对城市降雨、雷暴
的影响
边海等[35]1988 一维模型加入平流传输及人为热源项，模拟夜间
城市热岛
李兴生等[36]1990 二维模型模拟杭州地区的城市热岛现象
陈燕等[37]2004 三维模型以相对亮温来表示热岛强度
佟华等[38]2005 中尺度模型
MM5 在MM5中耦合城市边界层模型，模拟香港在复杂地形条件下的热岛、海风及污染扩散
李兴荣等[39]2007 中尺度模型
MM5 发现在MM5中考虑城市人为热和热储存,可以改善模式对热岛的数值模拟。
宋迅殊[40]2011 中尺度模型
WRF 结合卫星资料对苏州稳定天气过程下的城市热岛进行模拟
4 城市热岛研究展望
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。通过遥感数据获取的是地表温度，不能很好的体现空间上的城郊气温差异。现在的学者直接用亮温或者用线性非线性关系将地表温度转换后的大气温度进行研究，这在晴朗天气、局地环流小的时候下误差较小，但是现实条件中下垫面粗糙度大、热性质差异显著、高大建筑物等因素都会对实际气温有较大影响。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，内容局限于对城市内外近地层气象要素的比较分析。后期的模拟也是仅在数百米至数千米的尺度范围，而针对对城市气候影响程度最大的高度在100m以下的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资料的不完整性给数值模拟带了一定困难。
在今后的研究中，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。当前新一代的ASTER传感器具有更高的分辨率和精度[41]，结合大孔径闪烁仪（LAS）[42]这种与卫星像元尺寸相匹配的测量仪器以及地表混合像元比辐射率的测量仪器，可以得到更精确的地表能量及辐射温度，从而进一步辅助城市热岛研究。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。
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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
基于遥感数据的城市绿地信息提取研究进展
基于遥感数据的城市绿地信息提取研究进展1 吕杰，刘湘南 中国地质大学（北京）信息工程学院，北京 (100083) E-mail：jasonlu168@https://www.360docs.net/doc/a85411265.html, 摘要：本文对目前城市绿地信息提取研究现状进行了总结，对其中的利用航空遥感数据提取植被信息、卫星遥感提取植被信息、高分辨率遥感植被信息以及高光谱遥感植被信息研究进展进行了介绍，并从中分析提出遥感数据提取城市绿地信息存在的问题，对于存在的混合像元的问题，本文指出混合像元分解是解决存在问题的关键。 关键词：遥感，城市绿地，信息提取，混合像元 中图分类号：TP 7 1．引言 随着城市规模的不断扩大，自然环境正受到越来越严重的破坏，特别是大量的植被被高楼大厦取代，导致原有的生态系统严重失衡。而植被是环境的天然调节器，因此，无论在新城区还是老城区，绿化都显得尤其重要。对于土地资源极为珍贵的特大城市来说，良好的绿地规划方案可以有效地提高绿化生态环境效益。 另一方面，随着社会和经济的发展，城市化步伐在不断加快，城市规模日渐扩大，因此，城市正面临着一系列的生态和环境问题，例如城市热岛效应，沙尘暴等。为了解决这些问题，人们逐渐发现城市绿地对城市生态环境的改善有着不可替代的功效，为此，许多国家将城市绿化制定为城市可持续发展战略的一个重要内容，并将城市绿地作为衡量城市综合质量的重要指标之一。 利用遥感技术获取绿地信息成为快速、客观、准确的城市生态监测、评价、规划和管理的重要手段。目前可以利用的高分辨率遥感数据资料越来越多，高于lm 分辨率航天遥感影像和航空遥感影像己开始应用到资源调查和测图中。 2．城市绿地信息提取研究现状及存在问题 城市绿地是在人类较强干扰下生成的绿地景观，其生态效益不仅与绿地斑块的面积、空间分布有关，而且与构成绿地的植被类型密切相关（王伯荪，1987 ）。90 年代后期，景观生态学理论和方法逐渐应用到对城市绿化的研究中，这些研究为城市植被研究提供了新的研究思路和方法（高峻等，2002 ：李贞等，2000 ）。城市植被遥感信息提取为城市植被景观生态分析提供基础数据，是遥感信息提取的重要研究方向，也是城市植被学研究的重要内容（王伯荪等，1998 ）。 2.1 航空遥感影像用于植被信息提取 随着遥感技术的发展，航空影像图的信息提取比例尺已经达到了1:1000 ，由遥感图提取城市绿地率和绿化覆盖率，是一条比较成熟和现实的途径。2001 年5 月上海市已完成三次航空遥感城市绿地精细调查。2000 年山东省建设处委托中国国土资源航空物探遥感中心对山东省济南市、淄博、文登、荣成等地市进行了航空遥感城市绿化调查。大比例尺彩红外航空遥感图像具有信息量大、植物标志清楚等优点，它不仅被广泛用于植被调查，而且对植 1本课题得到国家863项目(2007AA12Z174)资助。
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
城市热岛的成因及其控制
城市热岛的成因及其控制 刘慰 天津师范大学城市与环境科学学院，天津300387 摘要：随着我国城市化进程的不断加快，城市中的环境污染问题也日益严重，表现为城市比周围非城市化地区的地表和大气温度要高的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。介绍了城市热岛效应的概念，在对城市热岛效应的成因分析的基础上，重点讨论了城市热岛效应的控制措施。 关键词：城市热岛效应成因分析控制措施 1 城市热岛效应的概念及研究意义 城市热岛(Urban Heat Island. UHI)是城市生态系统所特有的一种现象，是人类活动对气温影响的最突出特征，它对全球气候变暖的贡献已经引起广泛关注，对城市热岛效应的研究也已经成为当今气候、生态和环境问题中的热点【1】。随着城市化进程的不断加快，自然环境的植被被水泥和沥青面所代替，用于地表潜热蒸发的地表水分降低，城一市内部结构的复杂性使得控制地表热通量的主要因子(如:反照率、热容、热岛等)发生改变【2】;同时，以高能耗为典型代表的生活方式的出现，使得人为热能、温室气体等日益增多，从而改变了近地面交换和热辐射通量交换，引发城市及周边小气候发生变化，从而使城市散发巨大热量，使得城区成为好比冷凉郊区农村包围的温暖热岛，即形成热岛效应。 目前，由城市热效应引发的一系列环境问题(如:局部地区气候异常、冬季干燥、夏季高温、春季风沙等)，已经成为城市生态安全、环境研究中具有理论和实践双重意义的课题之一。同时，热岛效应己经成为城市“五岛效应”(即:热岛、干岛、湿岛、雨岛和混浊岛效应)中对城市生态环境响应及对生态环境反作用表现最为明显和强烈的效应之一，具体表现为局部地区夏季高温天气持续时间增长，高温日出现频繁，甚至引发城市居民“热死亡”等【3】。气温高于34℃，并伴有频繁的热浪冲击，还可引发一系列疾病，特别是使心脏、脑血管和呼吸系统疾病的发病率上升，死亡率明显增加。高温区的居民极易患上消化系统或神经系统疾病，此外，支气管炎、肺气肿、哮喘、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病人数也有所增多。 因此，研究热岛效应的成因，并探讨其缓解对策是新型经济转型期和快速城市化背景下构建可居、绿色、安全的人居环境的必经之路;是走城市可持续发展，协调人一地一气系统平衡、良性循环的保证。 2 城市热岛效应成因分析 城市热岛现象反映的是城市局地的气候特征，受到全球性气候变化的影响，更多的是由人为因素和当地地理、气象条件共同决定(Quattrocentro et al., 2000 )，其中又以人为因素的影响更为重要。人为因素中以下垫面性质、人为热源及其释放、大气污染和城市景观格局的影响最为重要。
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
228基于遥感技术的城市热岛问题研究
228基于遥感技术的城市热岛问题研究The Urban Heat Island Effect Research Based on Remote Sensing Technology■王传东■Wang Chuandong[摘要] 城市热岛效应是城市化带来的较为明显的副产品之一，对城市气候环境造成了巨大的影响。遥感技术具有覆盖率广、同步观测等特点，在城市热岛问题研究中发挥着巨大的作用。本论文总结了前人利用遥感技术在城市热岛问题方面的研究方法，为今后该方向的研究奠定了基础。 [关键词] 城市热岛效应遥感卫星数据源反演方法[Abstract] Urban heat island effect is brought by the urbanizationof the more obvious by-product of urban climate environmentcaused by the huge impact. Remote sensing techniquehas wide coverage, synchronous observation etc., in the urbanheat island in the study play a large role. This reading reportsumarizes the previous research methods in use of remote sensingtechnology in the urban heat island problems, for the futuredirection of the research laid the foundation.[Keywords] urban heat island effect, remote sensing, satellitedata, inversion method前言这些年来，随着气温的上升和城市化的加速发展，城市中的温暖条件对生态环境起到了关键作用。 城市热岛效应是其中最主要的特点，是指市区中的气温比郊区温度高，与地面最近的温度显示市区外温度变化幅度不大，而市区的温度很高，如同海上的一个个小岛高高凸起，这些小岛代表着温度比较
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”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
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。