南通市热力景观格局分析研究文献综述

文献综述

研究背景

随着全球气候问题的加剧，城市热岛效应已受到广泛关注，定量检测、模拟、评价和预测城市热岛效应已成为当前城市气候与环境研究的重要研究内容之一。城市热岛效应（简称热岛效应热岛）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。城市化造成城市热岛效应的出现和温室气体排放，导致全球温室效应的加剧。夏季，热岛效应往往助长高温天气，造成高温灾害。国内对热岛效应已有不少研究。城市热环境熟岛效应与城市规划之间存在密切关系。我国正处于高速城市化阶段，研究热岛效应对城市灾害、环境保护、大气污染、防暑降温、市政建设等领域都具有非常重要的现实意义。

景观学原理、观念和方法认为，城市中的各类构成要素是一个具有高度空间异质性的系统，在外界影响和其自身作用下动态变化，具有景观的特征。城市景观是城市中由街道、广场、建筑物、园林绿化等形成的外观及气氛。城市热环境(即温度场或热力场)是城市空间环境在热力场中的综合表现，对城市气候、城市生态环境、人居环境等有着深远影响。城市热环境的空间异质体被称为热力景观^[1]。

南通市地处长江下游冲积平原，属北亚热带湿润性气候区，季风影响明显，四季分明，气候温和，光照充足，雨水充沛，无霜期长。由于地处中纬度地带、海陆相过渡带，常见的气象灾害有洪涝、干旱、梅雨、台风、暴雨、寒潮、高温、大风、雷击、冰雹等，是典型的气象灾害频发区。按近30年资料统计，年平均气温在15℃左右，年平均日照时数达2000～2200小时，年平均降水量1000～1100毫米，且雨热同季，夏季雨量约占全年雨量的40～50%。随着地市行政机构改革，经济收入逐步提高，南通的城市化进程也是逐步加快，尽管对于环境的保护和改善都有一定的处理，但是城市化带来的城市热岛效应对环境的影响也是不可忽视的。因此对于南通市热力景观格局的分析研究也是有一定的意义的。

研究现状

1833年Howard通过对伦敦是及其郊区的气温做长期记录发现城市和郊区气温差异，发现城市热岛现象;1958年Manley正式提出“城市热岛”这一专有名词。诸多城市热岛的研究主要是从气象学与建筑学作为视角，或者以遥感手段来研究城市热岛与下垫面的关系，主要着眼于热岛效应的形成机制和影响^[2]。比如，StoneB等根据遥感数据资料对美国南部城市热岛现象和成因进行了描述和归纳^[3];Fan使用行星边界层方案中的MMS模型研究了美国费城的人为热能对热岛的影响进行^[4]; Brazdil R等研究了捷克布拉格城郊的气温差异，从年尺度和季节尺度分析了热岛强度和热岛效应^[5];SavorD.J.等运用自上而下的方法分析了某日和某一季节人为热剖面变化对城市热岛影响^[6]；Rao首次提出用热红外遥感进行城市热岛的研究，使得城市热岛的含义也发生了改变，出现了用地表温度来表征的地表城市热岛^[7]；早期的学者用AVHRR和陆地资源卫星热红外数据结合土地利用/土地覆被来研究地表辐射温度或者方向亮度，之后许多学者应用热红外遥感并结合地面同步监测数据来研究大气温度和地表城市热岛的关系.Gallo等使用植被指数(NDVI)的城郊差异来分析地表热容量与蒸散发特征，进而估算按城市与郊区最低气温^[8]。国内对于城市热岛的研究主要基于气象数据观测、数值模拟与遥感监测。地面站点气象资料的观测和收集是城市热岛定量研究的常规方法，根据观测和收集的数据，结合统计学分析方法研究热岛效应的时空变化。如先前学者选取城市和郊区气象站，用城郊代表站点的气温之差来表征热岛强度，继而采用气象统计学方法研究城市热岛效应的年、季变化特征。

“热力”在地理学中是热环境的表征，而“热力景观”概念是由陈云浩等首次提出，它将景观生态学的方法引入城市地表热环境的研究中，定量分析了上海市3期的热力景观动态变化和类型转移，揭示其热力景观的变化强度和趋势;随后诸多学者用景观生态学的理论与方法对城市热岛的动态变化进行了定量分析^[9]；徐双等结合移动窗口与梯度分析研究了长沙市不同热力景观等级下景观格局的变化^[10];孟丹以北京市为研究对象分析城区热力景观和公园、道路等对城市热力景观的影响^[11];黄聚聪、李鉴清分别以厦门市和合肥市的遥感影像反演了地表温度，然后用景观格局指数的分析了城市热力景观的演变特征^[12-13];王鹏龙研究了银川市不同时期热力景观的组成、形状等，并分析了不同土地利用类型对热力景观的响应;目前对于热力景观的研究主要是对以往数据的分析，空间演变的研究，对于未来热力景观的发展预测研究还有待深入^[14]。

研究意义

随着社会经济的发展，城市化进程不断加快，城镇人口比例不断上升。城市化给人类带来经济和社会效益的同时，也产生了一系列生态环境问题，城市热岛效应就是其中极为严重的问题之一，已经并将继续影响城市气候(史作民等，1996)^[15]。由于城市化进程加快、城市规模扩大、城市人口增加，随之城市问题也日益严重。城市地表温度的升高对于城市生态、城市公共健康、能源消耗、空气质量、城市规划都有重要意义。利用卫星遥感监测、反演城市地表温度的分布情况，具有在较大尺度、全方位、立体监测的优点。城市热力景观空间格局是城市附属物和城市活动性在热场方而的综合表现。