局部气候带背景下通风性对城市群热岛效应的影响

来源 :辽宁师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hnkfxwj
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全球变暖越来越引起人类重视,它不仅影响着地球的生态环境,同时伴随着一系列城市问题。因此利用自然条件缓解城市热岛效应,对城市未来规划和城市可持续发展尤为重要。本文选择京津冀的部分城市为研究区,以建筑三维数据,气象数据和多源遥感数据为基础,采用局部气候分类(Local climate zone,LCZ),GIS程序设计和地表温度反演等方法,以局部气候带的视角定量评估城市通风情况,研究城市局部气候带中建筑迎风面积指数(Frontal area index,FAI)差异,不同季节的城市通风状况和城市通风对热岛效应的影响,分析影响城市热岛的其他因素,以及城市通风对缓解城市热岛的贡献。主要结论如下:(1)城市群中局部气候带类型复杂,大型城市建筑类型复杂程度大于自然类型,而小型城市自然覆盖多于建筑覆盖。局部气候带能够反映城市地表覆被情况,在单个城市中,建筑类型LCZ的比例分别为北京>天津>石家庄>保定>唐山>廊坊>沧州>秦皇岛,每个城市建筑群中心为LCZ3和LCZ4,建筑群周边为LCZ6;自然类型是由城市建设和地形决定,北部地区最多为LCZA,南部地区多为LCZE。在研究区建筑类型的LCZ中,LCZ比例分别是LCZ6>LCZ5>LCZ3>LCZ2>LCZ4>LCZ1,自然类型LCZ中,LCZE>LCZA>LCZD>LCZF>LCZC>LCZB。每个局部气候带中,建筑类型里北京市占有最多比例,自然类型则是保定市,沧州市,秦皇岛市这类小城市占比最多。随着城市逐渐发展,小城市建筑类型趋势为LCZ2和LCZ5。(2)季节变化对FAI的值影响不大,FAI平均值呈现出北京>天津>石家庄>沧州>廊坊>唐山>保定>秦皇岛的趋势,因此北京市对风的阻碍程度最大,秦皇岛市最小。在空间分布上,每个城市FAI呈现由中心开始,以同心圆方式逐渐向外扩散,城市建筑群中心建筑物对风的阻挡大,风的气流能够被建筑物阻碍,导致FAI数值大,城市周边FAI的值最低。FAI最大值在北京市,最小值在唐山市。不同建筑类型LCZ通风具有差异性,研究发现城市FAI的数值主要是由建筑高度,密度和城市盛行风决定,随着建筑平均高度和建筑密度的减小,FAI值也逐渐减小。冬季建筑平均高度和FAI相关性达到0.738**,夏季为0.747**,冬季建筑密度和FAI相关性为0.260**,夏季为0.257**,FAI与建筑平均高度存在高度正相关,与建筑密度存在低度正相关。因此在建筑布局时,合理规划建筑的空间分布,利用通风来缓解城市热岛效应。(3)夏季地表温度空间差异大于冬季。在冬季地表温度主要受纬度和气候带变化影响,呈现出研究区南部地表温度高于北部的现象,而夏季地表温度主要受地表覆被影响,其中建筑覆盖区域地表温度明显高于植被和水体等覆盖区域,若区域建筑覆盖呈现密集分布,则地表温度高温区集中在该区域,若建筑呈现网状集群分布,则地表温度高温区与建筑覆盖空间分布一致。冬季地表温度最高是17.79℃,最低为-17.10℃,夏季最高地表温度达到51.98℃,最低地表温度为18.76℃。(4)城市形态和城市通风与地表温度进行多元回归耦合分析,可以看出地表温度与建筑密度,容积率,平均高度,植被覆盖率和FAI密切相关。冬季可以看出指标因子对地表温度的影响程度依次为:植被覆盖度>容积率>FAI>平均高度>建筑密度,夏季指标因子对地表温度的影响程度依次为:植被覆盖度>建筑密度>FAI>容积率>建筑高度。通过分析FAI与地表温度相关性,确定城市通风对热岛效应影响程度,冬季FAI与地表温度相关性为0.066**,夏季FAI与地表温度相关性为0.304**。冬季不同建筑类型局部气候带中城市通风与地表温度相关性为LCZ1>LCZ2>LCZ3>LCZ6>LCZ4>LCZ5,夏季呈现LCZ1>LCZ3=LCZ6>LCZ4>LCZ2>LCZ5的现象。
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