中国主要城市扩张下的城市热岛和降水的时空差异研究

发布时间：2020-09-28 09:14

　　 城市是现代人类活动最密集的区域。近年来,随着我国城市化进程加快,城市扩张迅速,不同的地理区域内城市的扩张模式有所差异。城市化所带来的环境问题也越来越严重,其中城市热岛效应和城市降水的时空分布成为城市可持续发展面临的重要问题。因此对城市热岛效应和城市降水的时空差异进行定量的研究,不仅可以作为以后研究区域热岛强度和降水时空差异比较的参考,也可以为城市规划者和城市管理者提供参考依据,具有重要的现实意义。本文以中国31个主要城市为研究对象,利用Globeland30土地利用类型数据、MODIS地表温度产品、MODIS植被覆盖类型产品、以及CMORPH卫星降水数据,分别计算了31个城市扩张速度、城市扩张强度、城市分维数、城市紧凑度、城市热岛强度(UHII)和城市降水强度比率。分区域分析了2000年到2010年中国31个城市的扩张和形态变化,热岛强度的时空变化和城市降水的时空差异,利用不同边界提取城市热岛强度和城市降水比率,并分析了城市扩张对城市热岛效应和城市降水的影响。结果表明:(1)2000年到2010年中国31个城市扩张明显,城市形态发生了变化。平均城市扩张速度为9.82km~2/a,华东地区城市的平均扩张速度最大(22.08km~2/a),华南地区最小(0.64 km~2/a)。2010年31个城市分维数和紧凑度为1.67和0.15,相较于2000年均减少了0.01。(2)2000-2004年31个城市月平均热岛强度从-1.80℃(十一月份,哈尔滨)到5.20℃(七月份,沈阳),年均热岛强度为1.24°C;而2008-2012年月平均热岛强度从-1.84℃(二月份,西安)到4.68℃(七月份,沈阳),年均热岛强度为1.15°C。31个城市四季平均热岛强度从大到小为夏季春季秋季冬季。利用傅里叶函数拟合一年中热岛强度的结构模式,发现有明显的顺时针变化或逆时针变化模式,以及有规律的中间有交叉点的模式。对各种变化模型进行K-means聚类,发现它们在七个地理分区上有明显的集聚性。(3)31个城市月降水强度比率为0.74到1.49。31个城市春季平均降水强度比率从0.83到1.19;夏季平均降水强度比率为0.93到1.07;秋季为0.74到1.19;冬季为0.79到1.51。夏季降水强度比率小于1的城市有10个,其中华北地区、华中地区和华南地区的城市的降水强度比率都大于1。华南地区的三个城市四季的降水强度比率一直大于1。年降水强度比率的范围为0.85(成都)到1.21(郑州),其中成都、西宁和合肥三个城市的年降水强度比率小于1,而其他28个城市的都大于1。(4)热岛强度和NDVI指数呈现明显的负相关性,城郊NDVI差值越大的城市,NDVI对热岛强度的影响越明显。城市扩张对城市热岛效应和城市降水的时空分布都有促进作用。城市面积越大,城市热岛强度和城市降水比率相对越高。用2000年的边界统计的结果整体要小于2010年边界统计的结果,说明城市面积的增长对城市热岛和城市降水有潜在的促进作用。
【学位单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X16;P426.6
【部分图文】：

2 数据与方法2 数据与方法2.1 研究区域本文选取了中国 31 个发展速度较快，城区变化明显的城市，他们均为省会城市或者直辖市（图 2.1），并根据自然地理区划将它们分为七个区域[75]：华北地区（北京、呼和浩特、石家庄、太原、天津），东北地区（长春、哈尔滨、沈阳），西北地区（兰州、乌鲁木齐、西安、西宁、银川），华东地区（福州、杭州、合肥、济南、南昌、南京、上海），华中地区（长沙、武汉、郑州），华南地区（广州、海口、南宁），西南地区（成都、重庆、贵阳、昆明、拉萨）。其中华东、华中、华南和西南地区主要属于半湿润半干旱的气候，而东北、华北、西北地区是典型的干旱气候。

设模式越规则。热岛强度计算市地表热岛强度即指城区的温度和郊区的温度的差值。UHII=TU-TS城市区域的平均地表温度，TS为郊区的平均地表温度。界的确定岛一般是指城区的温度和郊区温度的差值，而常见的城郊1）依照行政边界定义的城区，城区周围的乡村作为郊区；基础，划定阈值定义为市区范围并生成对应的缓冲区作为成强度设定阈值定义城区并生成缓冲区作为郊区。本研究利：将相连的城区用地作为城区的范围，利用 CCA 算法将城然后利用 BGA 算法定义城区周围相同面积的非建成区作为图：

.3 建成区分布与城郊边界提取（北京 2研究前期的准备内容。包括研究区并对所用数据进行了详细介绍，选建成区，并用 CCA-BGA 算法提取MODIS 的 8 天地表温度合成产品，用了 8km×8km 的 CMORPH 卫星面的分析做准备。

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本文编号：2828611