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/AVHRR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
滨江街区微气候实测与分析
滨江街区微气候实测与分析
武汉市水网密集，拥有长江、汉江以及东湖等湖泊，而水体的特殊气候效应对滨水街区的微气候环境会产生不同影响。因此武汉滨江区域微气候状况具有极大的研究价值。本文以夏热冬冷地区的滨江城市武汉为例，在武昌选取典型的滨江街区进行实地测试和气候效应分析，旨在了解江体的微气候调节机制，为城市设计策略提供依据和引导。
标签：街区规划;实测;热环境;街区气候
1.序言
随着城市化进程的加快，城市热岛效应日益增强，城市空间热环境逐渐恶化。城市热环境对空气质量、节能及公共健康等产生长远的影响，因此，城市热环境及其效应已成为当前城市气候与环境研究中的重要方向。
2.城市气候研究进展
近年来，为了缓解热岛效应，提高城市的热环境品质，利用绿化、水体等进行城市冷却的手段引来越来越多地重视，研究人员在不同的领域展开了研究。，
新加坡学者Chen Yu【1】等进行了城市公园对新加坡城市降温效果的影响研究，结果表明，公园对周边有明显的降温效果，研究还指出植被比其他建筑材料有较强的温度稳定能力，降温效果与风速、建筑布局及高度、植物叶面积指数有关系。
与此同时，也有学者们从城市形态的角度出发，关注城市气候与城市形态的关系，Golany【2】则指出基于对地方气候的研究提供合适的城市形态是城市设计者的责任。这些研究都致力于寻找和分析城市形态和城市气候的关系，找到基于气候适应性的城市设计策略。
总的来说，目前对城市气候的研究还比较有限，主要是集中于城市和建筑这样的过大或过小的尺度层面，对于以中尺度的城市街区，从城市空间形态和街区微气候之间关系的角度展开的研究相对较少，利用现有手段，定量的分析街区微气候影响因子和街区形态之间的关系，是当前迫切需要解决的课题【3】。
当前，城市居民对自身所处环境的舒适性日益重视，武汉市水网密集，拥有长江、汉江以及东湖等湖泊，研究如何通过有效地城市设计策略，充分利用江河水体的微气候调节机制，改善城市热环境，这对于提高城市环境品质、节能减排都具有十分重要的意义。
缓解热岛效应的居住区环境绿化探讨
＿居住环境
缓解热岛效应的
居住区环境绿化探讨
Ｐｒｏｂｅ ｉｎｔｏ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｏｆ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｑｕａｒ－
ｔｅｒ ａｌｌｅｖｉａｔｉｎｇ ｈｅａｔ ｉｓｌａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ
■洪蕾洁Ｈｏｎｇ Ｌｅｉｊｉｅ 彭慧Ｐｅｎｇ Ｈｕｉ杨学军Ｙａｎｇ Ｘｕｅｊｕｎ
叠 【摘要】城市热岛效应是伴随城市建设发展出现的一种负面现象，居住区环 ０ 境绿化可解决在有限的城市空间提高绿地效率、缓解热岛效应的问题。文章从城 ０； 市热岛效应出发，对缓解热岛效应的居住区环境绿化布局模式、方法及相关技术 ■； 研究进展等方面进行了探讨。 ≯ 【关键词】城市热岛效应；居住区；环境绿化 哆【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｕｒｂａｎ ｈｅａｔ ｉｓｌａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ａ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｕｒｂａｎ ≯ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｑｕａｒｔｅｒ ｃａｎ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ≯ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎ ｌｉｍｉｔｅｄ ｕｒｂａｎ ｓｐａｃｅ ａｎｄ ａｌｌｅｖｉａｔｉｎｇ ｈｅａｔ ｉｓｌａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ． Ｓｔａｒｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ｕｒｂａｎ ｈｅａｔ ｉｓｌａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｂｅｓ ｉｎｔｏ ｌａｙｏｕｔ ｍｏｄｅｌｓ，ｍｅｔｈｏｄｓ 。 ａｎｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｇｒｅｅｎｉｎｇ ｏｆ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｑｕａｒｔｅｒ ａｌｌｅｖｉａｔｉｎｇ ｈｅａｔ ｉｓｌａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ． ≯ 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｕｒｂａｎ ｈｅａｔ ｉｓｌａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ；ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｑｕａｒｔｅｒ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｇｒｅｅｎｉｎｇ
城市“蓝绿空间”的降温效应研究进展
第49卷第2期
2021年4月Vol. 49,
No. 2
Apr., 2021南方林业科学
South China Forestry Science
DOI
编码：10.16259/ki.36-1342/s.2021.02.014
城市“蓝绿空间”的降温效应研究进展
连欣欣，刘兴诏*
，李 倩,林赛男，陈！
忻
（福建农林大学园林学院，福建福州350002）
摘要：
水体和绿地作为城市的“蓝绿空间”，具有一定的降温功能，能较好的缓解热岛效应。国内外学者们对城市
绿地、水体与地表温度之间的关系进行了大量的定量和定性研究，研究发现,城市绿地景观的降温效应与绿地的面积、
形状、植被覆盖率、景观格局和太阳辐射量、空气湿度等因素有关;城市水体景观的降温效应主要与水体的面积、形状、
宽度、布局和气候、周边环境等因素有关；另外，水体和绿地在降温效果上具有协同作用，水体和绿地相结合的方式能更
好的发挥其降温效应。基于此提出几点建议:对现有研究方法进行优化,系统开展多个尺度上降温效应的研究；注重水
体与绿地在降温方面的协同效应研究；加强水体和绿地降温效应与影响因素之间的定量研究。
关键词:
蓝绿空间；水体;绿地；降温效应
中图分类号:S73：
X820：
X21 文献标识码:A 文章编号:2095-
9818（2021）02-
0068-
05
Research advances on the cooling effect of "urban blue-green space"
Lian Xinxin, Liu Xingzhao*
, Li Qian, Lin Sainan, Chen Yuexin
(Collage of Landscape Architecture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou Fujian 350002, China)
Abstract：
As the "blue-green space" of the city, water body and green space have a certain cooling function, which can better
哈尔滨市不同土地利用类型的热环境特征
2021.04科学技术创新
城市的快速扩张使区域下垫面性质发生变化袁导致地表温度(LandSurfaceTemperature)的变化[1]遥地表温度是评价城市热环境和人类活动强烈影响的生态变化的重要指标袁其发展与社会经济活动密切相关[2]遥城市热环境重要表现形式是城市热岛效应(UrbanHeatIslandEffect)[3]遥城市热岛效应是在人类活动的影响下袁大量的人为热排放尧建设用地等蓄热体的存在使城市的气温明显高于周围郊区温度的现象袁在近地面温度图上主要表现为城市内部的温度很高袁周围温度低袁就像海面上的岛屿一样袁因此被称为城市热岛[4]遥城市环境和空气质量被持续上升的城市地表温度影响袁人类健康受到严重威胁[5]遥土地利用变化是地表温度上升的驱动力之一袁因而研究和解决城市热岛效应可以从土地利用类型的变化入手[6]遥由于不同的土地利用类型的热特性存在显著差异袁因此对不同土地利用类型的热特性进行分析具有重要意义遥随着地理信息科学的发展袁越来越多国内外学者关注基于遥感影像的热岛效应等城市热环境问题的研究[7]遥如MiddelA等利用三维小气候模式ENVI-met模拟了亚利桑那州凤凰城典型居民区的近地面气温遥利用亚利桑那州立大学理工学院北沙漠村渊NDV冤景观实验的气象观测数据验证了该模型[8]遥VitanovaLL等利用观测网络数据和水平分辨率为1km的天气研究与预报渊WRF冤模型袁研究了保加利亚索非亚市城市热岛渊UHI冤的特征以及城市化对温度分布的影响[9]遥NastranM等为在欧洲范围内确定城市热岛规模与城市绿色基础设施规模尧形状和分布之间的相互关系袁对欧洲近10年来的城市热岛进行了分析袁结果表明院城市热岛强度和城市纬度成正相关曰城市热岛与森林的组成和构成有关[10]遥裴欢等将LandsatTM数据结合提取南京市下垫面类型,分析了不同地表覆盖类型的热辐射特征并定量地分析了土地利用及植被对地表温度的影响[11]遥帅晨等基于NDBI建立最小二乘模拟(OLS)模型和地理加权回归(GWR)模型袁并对两种模型的分析结果进行对比遥结果表明GWR能够充分考虑遥感指数的空间差异性袁表达遥感指数与地表温度的关系更为全面[12]遥季节对NDVI的影响较为显著袁而NDBI更能清晰地表征城市地表特征袁所以在研究地表温度随季节变化的过程中袁NDBI也可以作为补充和改善NDVI的附加指标[13]遥高佳佳等利用LandsatTM影像和自动气象观测站采集的气象数据袁分析了拉萨市土地利用类型和城市热岛强度的关系袁表明城市热岛的年尧季节变化呈逐渐增强的趋势袁月度的周期变化呈现出野W冶型[14]遥1数据来源以哈尔滨市道里区尧道外区尧香坊区尧南岗区尧平房区和松北区为研究区袁地理坐标为126°08′E-126°59′E袁45°31′N-46°05′N袁研究区面积2067.10km2遥在美国地质调查局官网()下载Landsat5TM影像时间为2001年7月27日和2008年8月15日袁Ladnsat8OLI/TIRS影像时间为2015年7月18日和2020年7月15日遥在ENVI5.1中对所有影像进行预处理工作遥2研究过程2.1土地利用分类采用监督分类方法中的支持向量机法袁利用Classification中的Majority/MinorityAnalysis工具对小图斑进行处理遥依照哈尔滨市土地利用覆被的特征袁将哈尔滨市土地分为建筑用地尧耕地尧水体和绿地四大类遥2.2地表温度反演辐射传输方程法(大气校正法)是反演地表温度最常用的算法袁算法利用衰减方程计算热辐射强度袁地表温度通过对热辐射强度的变换得到[15]遥其中袁Landsat8TIRS具有band10和band11两个热红外波段袁由于band11的不稳定性袁本文将band10看作landsat8的单热红外波段用以地表温度反演[16]遥具体计算公式如下院(1)式(1)中为地表辐射率袁为大气在热红外波段的透过率袁为黑体辐射亮度袁其值可以通过公式(2)求得院
国外城市气候特征的研究进展
第２８卷第１期 佛山科学技术学院学报（自然科学版） Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．１
２０１０年１月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｊａｎ．２０１０
文章编号：１００８—０１７１（２０１０）０１—００４９—０４
国外城市气候特征的研究进展
冯娴慧 ，周 荣
（１＿华南理工大学经济与贸易学院，广东广州５１０００６； ２．佛山科学技术学院园艺系．广东佛山５２８２３１）
摘要：国外对于城市气候特征的研究主要集中于城市风环境的变化与热岛效应２个方面，尤其对热岛效应特征 以及街道风场的研究比较多。研究表明，城市风与热岛效应均表现出受城市建设影响而形成的多样化特征。同 时。城市风与热岛效应的特性也是影响城市环境的重要因素。 关键词：城市气候；城市风；热岛效应；特征 中图分类号：Ｐ４６３．３ 文献标志码：Ａ
城市气候是城市地理环境的重要组成要素。在生产力水平还十分低下的时代，农业文明基础上的城 市与自然环境基本保持和谐共生的状态，城市气候未表现出受人类活动影响的明显特殊性。工业革命
后，城市工业的发展以及规模的扩张，造成原有的城市空间结构解体。城市下垫面的改变、人为热的释放 以及大气污染都是特殊城市气候产生的条件与根本原因。现代城市环境和原始状态的自然环境与古代
城市环境相比发生了巨大的改变，使得城市内部的风、气温等方面的特性都发生了巨大的改变。国外对
于城市气候的研究，始于１９世纪初，这与西方国家城市发展历程密切相关。 １９世纪初期，由于城市下垫面改变而导致城市内外的气温差异开始引起人们的注意，并开展了城 市内外的气温比较研究。英国气候学家霍华德（引自周淑贞）［１ 发现城市内的气温高于城郊的现象，首次
提出了城市气候中最具有代表性的特征，即城市热岛效应。 ２Ｏ世纪３Ｏ年代，欧洲城市通过观测发现城市夜间产生向市中心区辐合的风场，该风场即热岛环
城市公园冷岛效应影响机制研究方法进展_辜智慧
113Green Infrastructure Construction and Urban Ecology
城市公园冷岛效应影响机制研究方法进展
A Review on the Methodology of Urban Park Cool Island Impact Mechanism Research摘 要：城市公园绿地作为减缓城市热岛效应的重要手段已被广泛接受，然而由于其影响因素繁多，研究方法不一，导致其影响机制仍缺少深入研究。通过梳理当前主要的3种研究方法：地面监测研究、遥感与地理信息系统分析研究和数值模拟研究，分析其优缺点以及在不同尺度上的适宜性，认为随着数值模型计算能力和精度的提高，结合地面实测数据验证的数值模型将成为中小尺度上城市公园冷岛效应研究的主要方向，而基于遥感和地理信息系统的分析模型更适宜于景观尺度上的研究，但应加入对公园外部空间格局及局部气候的考虑，以达到提高公园生态效益、减缓城市热岛、改善城市环境的目的。关 键 词：风景园林；公园冷岛效应；研究方法；影响机制文章编号：1000-6664(2016)09-0113-03中图分类号：TU 986 文献标志码：A收稿日期：2015-06-08； 修回日期：2016-01-22基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目(编号51308341)和国家自然科学基金面上基金项目(编号51278308)共同资助
Abstract: Urban park has been widely accepted as one important space of ameliorating urban heat island. However, due to the complexity of effect factors, and different research methods, the impact mechanism of park cool island still lacks depth research. This paper compared current three main methods: field observation, remote sensing and GIS analysis, and numerical simulation to assess their advantage and disadvantage. Results suggest that with improving of model calculation capacity and precision, numerical simulation model combined ground measured data validation, will become the main research subject of park cool island at small scale. Statistical model based on remote sensing and GIS should take the nearby space and climate environment into consideration for getting the best ecological effects, mitigating urban heat island and improving the urban environment.Key words: landscape architecture; park cool island effect; research methodology; impact mechanism
基于遥感技术的城市热岛效应研究综述
■ 圈
ＨＡＩ ＸｌＡ ＫＥ ＸＵＥ 研究论文
基于遥感技术的城市热岛效应研究综述
福建省基础地理信息中心林悦瑜
［摘要］ 该文对城市热岛效应的概念、产生原因及其危害进行了介绍，着重论述了遥感技术在城市热岛效应研究与监测过程
中的作用，并综述了福州、北京、南京和武汉四个城市的热岛效应研究。
［关键词］ 城市热岛效应植被指数城镇化遥感技术
１ 引言 ３遥感技术与城市热岛效应
近年来，城市热岛效应越来越受到人们的关注，国内外
的许多专家和学者也都对城市热岛效应进行了大虽的研究，
从城市热岛的产生原因、危害和防止等方面人手．取得了很 大的进展。随着遥感技术等现代科技的广泛应用，在新技术
的支持下，城市热岛效应的研究也进人了一个新阶段。
２城市热岛效应概述
２．１城市热岛效应的概念 城市热岛通常是指在气温上，城区气温高、郊区气温低
的现象，在温度空间分布上，城市犹如一个温暖的岛屿。城
市热岛是一种城市公害，尤其是在中低纬度地区的夏季，它
使原来就比较高的气温更高了。城市热岛效应加剧了城市高
温出现的频率和高温灾害，并因此带来了巨大的经济损失。
２．２城市热岛效应产生的原因及其危害
２．２．Ｉ城市热岛效应产生的原因
产生城市热岛效应的主要因素有：（１）市区人口密度、
建筑物密度高。（２）人为排热和大气污染严重。（３）城区内绿地
面积少，而裸露地表和反射率较高的人工建筑物和地表较多。
ｆ４）有集中的人工热源。
２．２．２城市热岛效应的危害
城市热岛效应的危害主要包括：（１）市区高温对人的影
响。经研究发现，人口死亡率与温度密切相关，气温高于３４
摄氏度，死亡率明显增加。（２）促使光化学烟雾的形成。高
温季节，汽车尾气和工厂排放废气中的氮氧化物和碳氢化物，
经光化学反应形成一种蓝色的烟雾，在热岛的影响下，形成
二次污染物。热岛的强度越大，这种光化学烟雾就越大，危
害就越强。（３）热岛效应加重了城区的污染，增加对能源的
城市绿地对热岛效应的缓解作用及其研究进展
第７卷第３期 、，ｏ１．７ Ｎｏ．３ 南方农业 ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ２０１３年３月 Ｍａｒ．２０１３ 城市绿地对热岛效应的缓解作用及其研究进展 邹敏 ，刘奕清 ，先旭东 （１．西南大学园艺园林学院，重庆４００７１６；２．重庆文理学院林学与生命科学学院 重庆永川４０２１６０；３．重庆市风景园林科学研究院，４０１３２９） 摘要综述国内外对城市热岛效应的起因、影响因素及监测方法的研究进展，以及有关城市绿地缓 解热岛效应的机理、不同绿地植物配置对城市热岛效应的影响、植被覆盖率对城市热岛效应的影响的 研究成果，并提出今后城市热岛的重点研究方向。 关键词城市热岛效应；监测技术；城市绿地；缓解作用 中图分类号：Ｐ４６３．３文献标志码：Ａ文章编号：１６７３．８９０Ｘ（２０１３）０３—０１３．０４ 近年来，随着城市化的迅猛发展，环境问题越 来越突出。２０１２年，党的十八大报告提出“将把生态 文明建设放在突出地位，努力实现建设‘美丽中国’ 的目标。”城市热岛被认为是环境问题的热点之一， 严重影响着未来人类社会的福祉，从而被国内外学者 广泛关注。城市绿地不仅具有净化环境、改善局地小 气候的功效，在一定程度上修补了受到损害的自然环 境，是缓解城市热岛效应最为有效的途径［Ｉ］。合理的 城市绿地设计能有效地缓解城市内部热岛效应。 ｌ城市热岛的起因、影响因素及监测 方法 城市“热岛效应”（Ｕｒｂａｎ Ｈｅａｔ Ｉｓｌａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔ， ＵＨＩ）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使城市温 度明显高于郊区的现象，是城市气候最典型的特征之 一【 。气象学家Ｌｕｋｅ Ｈｏｗａｒｄ在１８３２年首次观测到城市 区域的温度通常高于其周边乡村区域ｐ】，其后，这一 现象多年来一直被国内外气象学家所关注。 １．１城市热岛的起因及影响因素 收稿日期：２０１３—０２—２８ 基金项目：重庆市园林局创建项目“重庆市建成区热岛强度研究”。 作者简介：邹敏（１９８６一），女，四川绵阳人，西南大学园艺园林学院 园林植物与观赏园艺专Ａｋ２ＯＩＯ￣ｇＬ在读硕士研究生，主要研究方向为城市 园林生态。※为通信作者，Ｅ－ｍａｉｌ：Ｌｉｕｎｇ９０６＠１６３．ｃｏｍ。 １３ 城市热岛效应是在局地气候条件和人为因素的共 同作用下形成的。其中人为因素主要指城市人为热的 释放、下垫面性质和结构、城市建筑格局等：局地气 候条件包括天气形势、风、云量等，是引起城市热岛 效应的外部因素。 城市中人为排放热是加剧城市热岛效应的主要因 素。随着城市人口的增多，人为热排放量对城市热岛 效应贡献率变大Ｉ 。硬质表面具有热容量大、导热率 高的特点，会吸收大量的太阳辐射，而城市绿地和水 体等可从根本上改善城市下垫面热力学特性。因此， 硬质下垫面的增多，自然下垫面相应减少是城市热岛 形成的关键因素…。加之，城市中各类建筑物鳞次栉 比，形成“城市街谷”，不仅缩小了下垫面热量损失 的空间范围， 还减弱了通风能力，不利于城市热量的 散发 】。城市热岛效应还受到大尺度的气候条件影响。 当气压场稳定，空气湿度小，微风或无风，少云或无 云，大气层结构稳定时，有利于城市热岛的形成 ］。其 中，风速、云量与城市热岛的关系更为密切 Ｊ。 １．２城市热岛的监测方法 在城市热岛时空特征研究中，所采用的监测方 法主要包括气象站法、定点观测法、运动样带法、遥 感检测以及模型预测等。气象站法具有连续性和长 期性的特点
地理科学专业论文 基于遥感的城市热岛效应研究
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西安交通大学
毕业设计（论文）
基于遥感的城市热岛效应研究
学院名称 地理与规划学院
专业名称 地理科学
学生学号 12345678
学生姓名 学生姓名
指导教师 教授姓名
助理指导老师 老师姓名
202X年X月
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摘 要
本文利用丰城市2010年landsat5 TM影像数据，运用遥感数据温度反演和监督分类等数据分析手段，综合研究丰城市地面温度分布与城市土地利用类型间的相关性。得出城市下垫面及人工热源等因素与城市地面热力场分布息息相关，而水体及城市绿化面积对城市热效应有积极缓解作用等结论。最后将之与北方大城市的城市热岛效应研究情况相比较，总结出南方中小城市的热岛效应的特点，即热岛效应相对较轻，市中心与郊区温差存在但相对较小，河流与植被对其的影响非常显著。由此可见，丰城市今后的城市规划发展，应直视城市热岛问题，合理布局城市各项工程用地建设，切实践行城市可持续发展所提倡的“生态城市”建设，制定合理的城市发展战略，力求人工环境与自然环境的统一。
关键词：遥感；热岛效应；土地利用；南方中小城市；丰城市
Abstract
The Fengcheng City 2010 landsat5 TM image data, using remote sensing data of
temperature inversion and supervised classification data analysis method, a comprehensive
study of the Fengcheng City ground temperature distribution and urban land use types of
correlation. That urban underlying surface and artificial heat sources and urban ground
城市热岛效应的红外遥感研究进展
科技慵报开发与经济 ＳＯ－ＴＥＣＨ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ ２０１ １年第２ｌ卷第２４期
文章编号：１００５—６０３３（２０１ １）２４－０１８６—０３
城市热岛效应的红外遥感研究进展
王建雄 一，尹跃 ，杨德保。，王炳华
（１．汾阳市气象局，山西汾阳，０３２２００；２．兰州大学大气科学学院甘肃省干旱气候变化与
减灾重点实验室，甘肃兰州，７３００００；３．山东省计量科学研究院，山东济南，２５００１； ４．太原市科技应用推广站，山西太原，０３０００９）
摘要：气象卫星监测的红外遥感资料已被广泛用于研究城市热岛，进行地物分类，并
作为一些地表、大气交换模型的输入数据。回顾了利用卫星红外遥感数据对城市热岛 效应的研究进展，包括早期的研究及发展，并提出当前城市热岛效应研究存在的问题
和对未来研究方向的展望。 关键词：城市热岛效应；红外遥感；研究进展 中图分类号：Ｐ４０７ 文献标识码：Ａ
城市热岛指城市中的气温明显高于周围郊区的现象。在近
地面温度图上，城区气温高，郊区气温低，城市就像海洋中的一 个“岛屿”，因此被形象地称为城市热岛。１９世纪初期，英国化学 家Ｌａｋｅ Ｈｏｗａｒｄ在对伦敦市城区和周边农村的气温进行同时间
段的对比观测后发现了这种现象；并将此发现公布于科学杂志 《伦敦气象》中。此后１００多年中，各国学者对不同纬度、不同类
型的城市做了诸多观测和研究也发现了类似的现象。 城市热岛是一种城市公害。首先它使城市的气温升高，热空
气上升，郊区的冷空气流向城市，将郊区的大气污染物吹向市区， 从而加重了城市的大气污染。其次，城市热岛效应对城市气候造成 影响。城市由于热岛效应和烟雾的作用造成局部地区气候异常、冬
季干燥、夏季燥热、春季风沙。城市热岛效应会改变植物的环境条 件，从而威胁着适宜生活在湿润或干湿交替环境中植物的生存。由 收稿日期：２０１１－０７—１９
此可以看出，对城市热岛的监测具有很重要的科学意义。