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【北京日报】在太空给我国城市群测“体温”
编辑:三室   时间:2021/12/20

作者: 王子安 孟庆岩

在全球气候变暖的背景下,城市热岛问题成为不可忽略的“城市病”之一。中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室孟庆岩研究员团队近日在热红外遥感研究方面取得进展。热红外遥感是利用星载或机载传感器收集、记录地物的热红外信息,可为城市地表温度监测提供快速有效的技术支撑。相关研究成果在线发表在《生态指标》杂志上。

那么,我国各主要城市群“体温”如何?经历了怎样的变化?变化的原因又是什么?本报约请研究团队成员为读者作解读。

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中国城市群地表温度空间分布图(图例内数字单位:摄氏度)

热红外遥感的原理是:所有的物质,只要其温度超过绝对零度,就会不断发射红外能量。它不仅与物质的表面状态有关,而且是物质内部组成和温度的函数。热红外遥感就是利用星载或机载传感器收集、记录地物的这种热红外信息,并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数如温度、湿度等。

为有效监测中国城市群地表温度时空变化,研究团队利用遥感数据研究分析了2000年至2015年中国城市群地表温度的时空演变特征,发现了一些城市热环境的变化规律。

知其然还要知其所以然。城市热环境是一个复合系统,要想找到城市高温的“病因”,就要从自然环境、社会经济等多要素入手,探究地表温度的影响机制。我们的研究从城市绿度、灰度、湿度、社会经济四个方面选取影响因子,共选取10个地表温度影响因子,综合覆盖自然与社会经济因素。

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  京津冀城市群

“体温”变化特征

2000年至2005年 大力发展港口或使沿海地区温度上升

地表温度上升变化明显的区域主要集中在西南部和东部,如邯郸市南部、石家庄西部以及唐山市南部。尤其是唐山南部、廊坊东部以及沧州东北部的沿海地区,地表温度上升明显,这可能和大力发展港口有关。

2005年至2010年 奥运会前工矿企业南迁使北京降温

地表温度发生显著变化。北京及周边的一些城市地表温度不增反降,而衡水、邢台及石家庄等京津冀南部城市的地表温度则明显上升,这可能和2008年北京奥运会之前工矿企业南迁有关。

2010年至2015年 地表温度变化呈现北升南降

地表温度呈北升南降的变化特征,其中衡水增幅最高,北京、廊坊等地也开始由降转升。而南部城市,如邯郸、邢台的地表温度则开始下降。2000年石家庄市中心的地表温度很高,然后到2015年逐渐降低。邢台和邯郸也尤为明显,2000年至2015年高温范围逐渐缩小。

影响因子分析

绿地可使地表温度显著降低

保定市、邢台市和石家庄市地表温度受绿度因子影响较大,结合地表温度的分布结果显示,植被区的地表温度显著降低,所以绿地是一种可接受的缓解策略,但城市不同区域的侧重点不同。

社会经济因子在北京市和石家庄市贡献率较高,这可能和北京、石家庄等城市以先进制造业和现代服务业为支柱产业,土地集约利用水平和城市用地经济效率较高有关。

天津市湿度因子的影响排序第一,这可能与天津市水系发达有关。

随着时间的推移,绿度因子自2000年至2015年经历了先上升后下降最后再上升的过程。后期的上升与秦皇岛、承德和张家口等带有高植被覆盖率的生态旅游城市的贡献紧密相关。

对于道路、铁路因子的影响,总体上呈现上升的趋势。交通网络的发展可以导致新的土地密集型区域的形成,从而造成地表温度的升高。

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长三角城市群

“体温”变化特征

2000年至2005年 地表温度随城市化的扩张而增加

地表温度上升变化明显的区域主要集中在上海市及其周边,呈现以上海市为中心向外扩展的趋势,如南通市南部、苏州市东南部及嘉兴市北部周边。而长三角城市群南部、西北部出现了较大程度降温趋势,如台州市西南部、滁州市中部及北部地区。这说明长三角城市群在城市化发展进程中,上海市及其周围城市发展较快,地表温度随城市化的扩张而增加。

值得一提的是长江北段一带地表温度明显增高,这可能与2001年在南京市建立高科技园区,使化工企业的迁移数量和规模不断增加有关。

2005年至2010年 上海市地表温度不增反降

地表温度变化的空间分布特征发生显著变化。上海市地表温度不增反降,上海市周边的苏州市和嘉兴市也出现了一定程度的降温趋势。而除这三个城市以外的其余长三角城市则均呈现一定的升温区域。

2010年至2015年 地表温度变化转为南降北升

地表温度变化分布特征转为了南降北升的特征。其中,以江苏北部的盐城、滁州升温幅度最高,而浙江南部的金华、台州则具有最高的降温幅度,这可能是由化工污染企业关闭和搬迁所致,而盐城、滁州、上海等升温幅度较高,应特别注意采取更有效的措施,缓解这些城市第二或第三产业比重相对较高所导致的城市局部热环境。

影响因子分析水体是影响地表温度的关键绿度因子在嘉兴市、马鞍山市和镇江市的贡献率均较高,表明地表温度受绿化等的影响较大,而在安庆市、池州市和扬州市影响较小。

湿度因子在上海市、宁波市、绍兴市和苏州市贡献率均较高,相关研究也表明,水体是影响地表温度的关键因子,在上海,水体可以使地表温度降低3.32℃。

在沿海城市,如南通市和盐城市,社会经济因子的贡献率相对较高,说明沿海城市地表温度受社会经济影响较大。

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粤港澳城市群

“体温”变化特征

2000年至2005年地表温度变暖主要发生在北部地区

地表温度变暖趋势主要发生在北部高纬度地区,尤其是东部的汕尾、河源市。而冷却趋势主要发生在亚热带阔叶林所在地区,例如西部的阳江和中南部的东莞,地表温度出现一定程度的下降。

2005年至2010年 地表温度变化趋势为南升北降

地表温度上升趋势开始放缓,上升区域主要集中在西南部地区,例如阳江市、江门市。而西北部的部分地区包括清远、肇庆等则出现明显的地表温度下降。

2010年至2015年 森林砍伐减少使变暖趋势放缓

整体上的地表温度变化开始由升高转为降低,西南部的大部分城市地表温度以下降为主,而西北部部分城市,例如清远市、广州市,地表温度则开始以上升趋势为主。在最近的十年里,森林砍伐减少了,这有助于减少气溶胶排放和减缓变暖趋势。

影响因子分析

城市森林覆盖率下降影响大

由于对空间的需求,佛山、广州和珠海等城市见证了森林面积向城市用地的巨大转变,反映在地表温度的影响上也存在明显差异。

在珠中江经济圈的中山市和珠海市,社会经济因子的贡献率均较高,而绿度因子的贡献率较低,这可能和城市森林覆盖率下降有关。剩余的森林碎片主要集中在沿海丘陵地区。

深莞惠经济圈中的东莞市和深圳市表现出较为一致的分布规律,湿度因子的贡献率较高,而社会经济因子较低。

对于广佛肇经济圈中的佛山市和广州市,各因子的贡献率较为一致。

4

成渝城市群

“体温”变化特征

2000年至2005年 重庆市东南部出现较大程度升温趋势

地表温度变化主要呈“中心升两边降”。而成渝城市群的西部、东南部出现了较大程度的升温趋势,如重庆市东南部、雅安市西部地区。

2005年至2010年 北部一些城市呈现一定降温趋势

中南部城市地表温度出现增温趋势,尤其是泸州市、宜宾市等城市。而北部一些城市如德阳市、达州市则呈现一定降温趋势。

2010年至2015年 重庆西部降温幅度大

地表温度呈“南降北升”的分布特征。其中,以四川北部的绵阳、南充升温幅度最高,而四川南部的泸州和重庆西部降温幅度最大。

影响因子分析

都市圈社会经济因子贡献率高

绿度因子在内江市、泸州市和南充市的贡献率均较高,对地表温度的影响较大,而在德阳市、绵阳市以及重庆市影响较小。

在成都都市圈的成都市、德阳市和绵阳市,社会经济因子的贡献率均较高,绿度因子的贡献率较低。


 

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