基于卫星遥感的长三角城市群热岛变化规律与影响因素研究

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城市化是人类社会文明发展的必经之阶段。我国的城市发展在世界舞台上已经获得了卓越的成就,而且依然拥有巨大的潜力。城市化能够引领文明发展,但同时也有一定的不利影响。热岛效应就是其中最受关注的问题之一。而随着卫星遥感技术和相应的图像信息获取技术能力的进步与发展,实现这方面的探索已经具备了新的技术基础。已有的研究大多着眼于城市和城市群的单个时间尺度的变化规律,有关多时间尺度层面的变化规律以及影响因素研究尚少。因此,本研究基于卫星遥感方法,对长三角地区城市群多时间尺度热岛效应的变化规律与影响因素进行研究。主要包括变化规律和影响因素两块内容。变化规律研究依次从三个时间尺度开展,即“昼夜—逐月—逐年”,旨在同一个研究中将这多个时间尺度整合起来做“递进式”的研究分析,使得研究的时间逻辑具备一定的完整性。首先,定性定量研究分析了2020年每个月的白天和夜晚热岛效应特征,发现白天的研究区范围内的强热岛和较强热岛的边界与主要城市的城郊边界较为吻合,时间上以3月、4月、7月、8月最为明显,空间上以合肥、南京、环太湖城市群、上海和杭州最为明显。相应地,观察典型的江河水系区域,可以发现,该类区域在每月的白天中全部呈现负热岛,而夜晚全部呈现正热岛,其中以太湖最为显著。从而确定一天当中热岛效应城郊边界更明显的时间段是白天;然后,定性定量研究分析了2001年、2010年和2020年的每一年的逐月热岛强度时空变化特征,发现2001、2010、2020三年中,每一年研究区的热岛分布变化主要有“群体南北迁移”、“个体聚散分布”、“城乡差异演变”和“水陆对比稳定”四点特征,且在每一年的8月份的热岛分布中体现的最为显著,从而确定一年当中热岛效应最为明显的月份是8月;最后,定性定量研究分析了2001~2020年间热岛效应时空特征逐年变化规律,发现过去20年间,研究区范围内强热岛和较强热岛集中分布在城市中心及周边区域;大部分水域以负热岛特征为主,且负热岛地区逐年减少;强热岛和较强热岛像元数逐年波动增加。影响因素研究包括气象条件和社会发展两方面。气象条件方面,以气象站气象数据为基础,研究了多年时间尺度上,空气温度、降水量以及太阳辐射量共三个气象条件因素的变化规律及其对热岛效应的影响。结果发现:长三角地区近20年间,各个气象条件因素均呈现“波动变化”规律。除了中部地区的气温和降水量与强和较强热岛像元总数具有一定的相关性,其他的均不具备显著的线性关系。社会发展方面,以社会发展统计年鉴中的城乡人口数量、社会用电量以及各产业经济生产总量相关数据为基础,从空间分布和时间变化两个角度探究了社会发展因素对热岛效应的影响。结果发现:在空间分布上,城市社会发展综合程度自西向东呈现由低到高的梯度规律,除第一产业生产总值以外,长三角中部地区18个地级市(人口方面是17个地级市)2019年强和较强热岛占比与其他各类社会发展因素数据的相关性均非常显著,均为正相关关系;在时间变化上,过去20年里,长三角地区各社会发展指标均显著单调变化,且强和较强热岛像元总数与这些社会发展因素数据的相关性均非常显著,除与乡村人口数为负相关关系以外,与其他因素均为正相关关系。本研究可为城市群热岛认知和治理以及区域发展规划等提供有意义的参考和借鉴。全文字数:46000余字图片:44幅表格:12张
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