局地气候区框架下的城市热岛特征及缓解策略——以郴州市为例

局地气候区提供了标准化的城市空间分类框架,在明确局地气候与城市空间形态关系、沟通跨学科的信息等方面有重要作用。以郴州市为例,首先计算、叠加和聚类8个局地气候区指标,获得局地气候区图,然后进一步分析夏季高温月份中不同局地气候区类型的地表温度和热岛强度的时空特点,以及局地气候区指标与平均地表热岛强度之间的关系。最后,从热岛重点控制单元、重点控制局地气候区类型和局地气候区指标3个层面提出缓解城市热岛的规划策略。研究发现,在200m×200m的栅格精度下,郴州市的核心区域以紧密中层(LCZ-2)和紧密低层(LCZ-3)居多,开敞中层(LCZ-5)和开敞低层(LCZ-6)通常出现在核心区外围,紧密高层(LCZ-1)和开敞高层(LCZ-4)数量较少。在夏季高温季节,建成环境型LCZ的平均地表温度明显高于自然环境型,紧密型LCZ-1-3和工业型LCZ-8B的地表温度和地表热岛强度较高。大面积的生态冷源集中在风景名胜区(LCZ-A),其他自然环境型(LCZ-B-D和LCZ-G)在建成区内形成若干小冷源。不透水率、植被覆盖率、天空视域因子与平均地表热岛强度的相关性较高。局地气候区图有助于确定城市热岛缓解...     

南京夏季城市局地气温时空变化特征

城市局地气候分区(Local Climate Zone,简写为LCZ)是一套用于城市气温研究的客观、标准、通用的局地热气候分类方法。基于LCZ方法对南京城市气温进行观测,分析了2016年夏季时段(7—9月)分布于南京城区至郊区的12个不同类型LCZ地块的气温时空变化特征,包括热岛日变化特征、平均热岛强度、日最高/最低温度差异、升温/冷却率差异。结果表明:各LCZ地块的热岛强度在日落后迅速增加,日落后3～5h达到最大值,然后逐渐减小,这一现象与各LCZ地块的升温/冷却率变化特征相对应;城市化强度越高的LCZ地块热岛强度越大;午间部分地块出现城市冷岛现象;水域区(LCZ G)在白天有一定的降温效果,夜间则会产生热岛效应;各LCZ地块的夜间平均热岛强度差异明显,日最低气温差异显著高于日最高气温差异。     

基于LCZ的广州夏季热岛强度特征分析

城市局地气候分区(Local Climate Zone,LCZ)是按照一定指标对城市空间分区研究城市热环境的通用方法.基于LCZ理论,甄选出广州市9个不同类型的LCZ地块进行空气温度实测,分析多个典型气象日下不同LCZ地块的热岛强度时空特征、气温变化特征和升温冷却率差异.结果 表明:各LCZ地块热岛效应呈现明显的昼弱夜强的日变化规律,日出后逐渐变弱,中午最弱,且部分城市形态区域出现"城市冷岛"的现象,在日落3～5h达到最强,超过4℃;各LCZ地块平均热岛强度夜间差异明显,在0.5～2.3 ℃之间,建筑密度与热岛强度呈正相关.白天差异较小,均在0.5℃左右,高宽比过高的LCZ 1因建筑相互遮阴白天形成"城市冷岛",LCZ A"城市冷岛"效应明显;各LCZ地块日低温差异显著高于日高温差异,且热岛强度日变化特征与升温冷却率变化特征一致.     

街区尺度城市气候图绘制方法研究及应用

近年来城市气候图的应用对于气候友好型城市建设具有重要意义。本文以湿热地区广州大学城为例,首先提出了面向街区单元的局地气候分区划分理论,并结合城市冠层模型开发出适用于街区尺度的城市气候图绘制方法。通过应用该方法计算获得了广州大学城夏季典型气象日的动态气候参数,结果显示,研究区域的局地热岛强度变化范围处于-3.58℃到1.41℃之间,并呈现出显著的时空特性。此外,本文量化分析了局地气候分区典型地表形态特征参数与局地热岛强度之间的相关性。结果表明,街道峡谷高宽比、平均建筑高度、建筑密度与局地热岛强度之间呈现出显著的负相关,而天空角系数与透水表面比率对局地热岛强度具有较为显著的正相关。合理配置街区的地表形态特征参数可有效地缓解局地区域的热岛效应,有助于街区尺度的热环境改善,为街区单元的空间规划提供优化策略。     

城市局地气温对建筑冷负荷的影响

局地气候区(Local Climate Zone,LCZ)是一套用于城市气温研究的客观、标准、通用的局地热气候分类方法。对南京9个不同类型LCZ地块的近地气温进行实测(2016年07月22日至2016年09月30日),然后结合EnergyPlus软件分析局地气温对典型居住建筑和办公建筑冷负荷的影响。结果表明:1)热岛强度夜间显著高于白天;对于整个研究时段的夜间平均热岛强度,紧凑建筑区最高(1.8～1.9℃),其次是开敞中高层建筑区和重工业区(1.4～1.5℃),低层建筑区为0.9～1.1℃;稀疏建筑区最低(0.3℃);热岛强度在少云弱风的典型天气条件下更高;2)与采用郊区气象参数的基准案例相比,整个研究时段各LCZ地块居住建筑的累积冷负荷增幅为8%～17%,办公建筑的累积冷负荷增幅为4%～7%;典型天气条件下的夜间时段各LCZ地块的居住建筑累计冷负荷增幅为8%～26%。     

城市热岛空间格局及形态差异化调控策略研究——以广州市中心城区为例

深入研究城市热岛的空间形态差异性对认识城市热岛效应和改善城市微气候具有重大意义。以广州市中心城区为例,运用地域圈层的空间类型识别热岛空间格局,以局地气候分区法(LCZ)为基础提取典型热岛街区进行数据分析,并从用地类型、地表覆盖、建设强度3方面总结空间形态特征。研究表明:研究区由中心向外围呈现出"内外双高"的波浪形热岛空间格局;提取出4种典型热岛街区,分别为高密度居住类、工业类、高密度服务类和设施农业类;建筑密度的两极化、工业用地占比高、不透水地表比例高和植被覆盖率低是造成研究区强热岛的主要原因。基于此提出具有可操作性的形态差异化调控策略,丰富城市热岛空间形态差异性研究成果,为中国湿热地区的城市生态规划建设提供借鉴。     

基于WRF/UCM数值模拟的严寒地区城市热岛效应研究

本文探究严寒地区城市热岛效应的时空变化规律,为严寒地区的城市规划与建设提供参考依据,以典型严寒地区城市哈尔滨为例,选取冬、夏两季的高温晴朗天气作为气象背景,采用中尺度WRF/UCM系统模拟城市热岛的时空分布,分析不同季节热岛效应对严寒城市环境的影响。结果表明,严寒地区热岛效应对冬季室外热环境起到明显促进作用;哈尔滨白天热岛分布均匀、强度较低,夜间热岛以城市中心呈现逐级递减趋势;实验分析得到冬季热岛强度最大值出现比夏季提前1～2 h,其中最大热岛(UHI)强度为5.52℃,且日平均热岛强度比夏季高出1.03℃,热岛效应对严寒城市的气候环境影响冬季比夏季更为强烈。     

近30年宁波市热环境时空变化分析

以热岛效应为体现的热环境是目前最受关注的城市生态环境问题之一。本文以宁波市为研究区,在利用单窗算法计算1987年～2015年间夏季地表温度的基础上,获取近30年热岛时空变化,结果表明:宁波市夏季热岛效应明显,各行政区域内热岛强度空间差异显著;此外,近30年宁波市强热岛和极强热岛面积增加了352.10 km2,年变化率在1997年～2007年达到最大,且城市内部空间分布逐渐从聚集向多个次级热岛分布方向发展。     

一个日最大热岛强度诊断方程的检验

应用南京城市气温观测数据对一个2017年最新提出的日最大热岛强度诊断方程进行了检验,这是首次用欧洲之外的城市气温实测数据对该方程进行检验。南京气温观测实验基于城市局地气候分区(Local Climate Zone,LCZ)方法进行,该方法是一种用于城市气温研究的客观标准的局地热气候分类方法。用于本次研究的气温观测数据来源于南京城区7个不同类型的LCZ地块,从2016年7~11月期间挑选出29 d天气特征为晴朗、微风、少云的典型气象日。对比分析了各LCZ地块的日最大热岛强度观测值和基于该诊断方程的计算值,结果表明:该方程的整体精度(r~2=0.46,RMSE=1.08 K,MEAE=0.76 K)接近其在欧洲西北部14个城市的诊断表现(r~2=0.65,RMSE=0.91 K,MEAE=0.58 K),初步表明该方程可用于诊断我国城市的日最大热岛强度。     

基于局地气候区的武汉市老城区调研研究

文章基于对武汉局地气候区图的研究。在研究局地气候区绘制时必须基于对武汉城市形态特征的了解,确定局地气候区的各类型区。因此文章主要对武汉市城市结构最复杂的汉口老城区,通过操作无人机对武汉市老城区拍摄了可以表现老城区城市形态的照片,加上部分走访调查,再结合实景地图最后得到了详细调研结果,部分局地气候区类型可据此增加或删减以使局地气候区的预设类型的确定更准确,从而得到更精确的局地气候区图。更好地响应国家零碳建筑的政策,将武汉市城市规划设计和气候结合起来。城市形态信息对于城市气候应用、城市规划和设计以及未来城市生活环境的改善至关重要。特别是在发展中国家,需要高精度和可靠的城市地形图。本研究得到的LCZ图规划和设计建议,有助于全球城市气候与城市规划研究。     

基于卫星遥感的城市热岛效应体检评估 ——以武汉市为例

城市的快速发展导致建成区普遍出现 了显著的热岛效应，给居民健康与能源负荷带来 了巨大威胁。在“一年一体检，五年一评估”的 背景下，将热岛效应纳入城市体检评估体系，对 建成区热岛强度及相关气候风险开展常态化监 测与周期性评估，是提升热岛问题精准治理能 力的重要手段。在应对热岛效应复杂时空变化 给精准分析所带来挑战的基础上，本研究依托 卫星遥感数据，探索构建了“干扰控制—变化 诊断—风险评估—规划应对”的体检评估框 架，并对2016—2020年武汉市建成区内部热岛 强度及其时序变化开展了评估。结果显示，武汉 市热岛强度呈现出“内外双高，局部集聚、中间 塌陷”的“U”型圈层式分异结构；2016—2020 年，热岛区域面积及强度均呈现增长趋势，且增 加幅度由中心向外逐渐增大；城市工业园区与 老城区的热岛效应最为显著且处于持续恶化阶段，尤其是人口密集的老城区热暴露风险最高。根据热岛强度及相关热暴露风险的时空演变格 局，研究从总体规划、控制性详细及规划管理层面提出了多层次规划协调的规划建议。本研究对 提高城市热岛效应体检评估的科学性，推动热岛问题精准治理、建设高品质宜居城市具有理论与 实践意义。     

以缓解热岛效应为导向的气候适应性城市研究

研究以我国快速城市化进程中的成都市中心城区为例,借助Landsat遥感影像数据进行地表温度反演,利用局地气候分区（LCZ）理论,在分析成都市中心城区日间和夜间热环境空间结构的基础上,从城市发展格局、土地利用、绿地系统、城市公共服务设施和城市剖面五个方面,结合局地气候分区理论,对城市的空间形态与热岛效应的关联性进行研究分析,从而探索不同规划设计要素对城市热环境的影响。同时,进一步探讨城市空间布局优化方案,探寻适用于缓解城市热岛效应的多视角、多尺度的城市设计研究框架。     

基于遥感技术的长沙城市热岛效应特征分析

为探究长沙市近年来城市热岛的变化特征,以Landsat8卫星资料为数据源,采用单窗法反演2018年,2019年,2020年3年的长沙市地表温度,在此基础上,将地表温度分为低、中低、中、中高和高温区5个等级,统计各级温区面积所占比例在三年的变化情况,从而得到长沙近三年热岛效应变化特征,并分析长沙市内不同土地利用类别与地表温度的关系,下垫面性质与热岛的分布和强度之间的关系,结合实际研究成果,提出热岛效应进一步研究的方向。     

城市热岛效应对我国不同气候区既有居住建筑采暖空调能耗的影响研究

选取严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的9个城市典型气象年数据为基准,采用TRNSYS对某实际居住建筑的采暖空调能耗进行了模拟计算。结果表明：同一个气候区的居住建筑采暖能耗降低率与热岛强度呈现出良好的线性关系,空调能耗的增加率与热岛强度的线性关系则不明显。夏热冬暖地区,居住建筑仅为空调能耗,受热岛效应影响总能耗增长率约为8.55%/0.5℃;夏热冬冷地区,热岛效应带来的空调能耗增加和采暖能耗降低相差不大,总能耗基本保持不变;严寒和寒冷地区,居住建筑以采暖能耗为主,受热岛效应影响总能耗降低率分别约为1.74%/0.5℃和2.97%/0.5℃。     

北京通州地表温度的时空分布特征与 绿化作用

基于Landsat 8卫星的热红外波段,通过劈窗反演算法获取了2015、2016、2017和2019年的北京通州区(含北京城市副中心)地表温度,分析发现如下结论。1)2015年的夏季和秋季,西北部和东南部的建成区地表温度明显高于周边林地和农田区域,总体呈现出片状和零星热岛共存的空间分布特征;而北京城市副中心的热岛分布格局则呈明显的多中心,不仅在老城区,位于郊区的宋庄、姚辛庄因建筑面积较大,也出现了明显的高温区域。随着城市副中心绿化建设的持续推进,2019年北京城市副中心的局部区域夏季地表温度有所下降。2)北京城市副中心的老城区冬季"地表冷岛效应"的出现并不是偶然现象,其原因可能是冬季上午时段,因空气污染物的影响,太阳辐射强度较弱,下垫面能量输出大于输入,在传递热量至大气的过程中,郊区的裸露土壤因比热容较大,降温速度较慢,从而导致其地表温度高于城市下垫面。3)地表温度与植被覆盖度之间具有明显的负相关关系,城市绿化引起的植被面积增长有助于缓解整体热岛效应。     

热浪背景下大连城市热岛强度反演及缓解策略

提出了一种基于Landsat 8卫星遥感数据建立城市热岛强度地图的流程和方法,为热浪天气条件下城市热环境评估提供了一种快速可靠的依据。以大连市2018年8月连续高温热浪天气为研究背景,实现中山区地表温度反演,将结果与国家气象站观测值进行验证,相关系数达0.813。基于土地利用数据划分城区和郊区,计算其差值得到城市热岛强度并分级,发现高温热浪天气会加重热岛效应;超过31%的区域出现了7级及以上强热岛、超强热岛,强度最高达32.1℃;中心主要出现在中山广场、三七广场及大连市第二中学等地。根据热岛强度分级结果,对重点区域提出了规划缓解和改进策略。     

基于多源数据的街区形态要素对地表热环境的影响测度与 贡献评估

近年来，受全球气候变暖与快速城镇 化的叠加影响，城市极端高温频发，热环境问 题凸显，严重威胁到城市人居环境质量。城市 形态是影响热环境时空分布的关键因素，如何 通过优化形态要素缓解城市高温问题，降低 城市热浪风险已成为当前学界关注的热点问 题。本研究以西安市主城区410个街区单元为 研究对象，重点关注地表热环境，利用遥感影 像数据、建筑矢量数据、谷歌地图数据，通过 ENVI地表温度反演、ArcGIS空间统计分析、 Fragstats景观格局分析等方法量化了研究区 内地表热环境时空变化特征，并从“二维地表 覆盖—三维空间组合—景观格局特征”三个 维度对街区形态要素进行系统描述，在此基 础上，引入主成分分析方法科学评估了各形态 要素对地表热环境的贡献。研究结果表明：第一，2000—2019年西安市热岛由中心向周边连片式蔓延，一般高温区为商业密集区（如钟楼、小 寨等）、集中工业物流区（如北部工业区、西部物流仓储区、西南部工业区等），低温区为城市公 园、绿地水体周边，总体而言，西安市热环境延展方向与城市扩张方向基本吻合；第二，2000— 2019年研究区内平均地表温度上升7.29 ℃，平均热岛强度上升3.15 ℃，约99.7%为热岛区，总升 温量达3 491.84 ℃/km2 ，其中四级、五级热岛强度区逐年递增，一级、二级热岛强度区逐年减 小，整体升温效果显著，热岛效应不断增强；第三，二维地表覆盖、类型水平景观格局是影响地 表热环境最为主要的两类主控因素，指标权重占比为36.64%、35.50%，其中建设用地占比、建筑 密度正向影响突出，贡献度为0.658、0.319，绿地占比负向影响最大，贡献度为-0.718。建筑高度 变异度、孔隙率、天空开阔度等三维空间指标的贡献则相对较小，该类指标权重仅占9.39%。本 研究结果可为优化城市形态改善局地热环境，缓解其负面效应提供重要科学依据。     

局地气候区视角下的城市热环境优化研究——以澳门为例

为应对日益严峻的高温热浪风险，明晰城市复杂的空间形态与热环境的关系，以澳门为例，首先，通过ENVI遥感解译、GIS空间分析、CART决策树分类等方法划定局地气候区（LCZs）；其次，利用空间误差模型（SEM）分析LCZs热环境的关键影响因子和影响机制；最后结合热环境优化等级评估，提出优化建议。结果表明：1）以中低层建筑、裸露地表为主的LCZs升温效应显著；以乔木、水体和高层建筑为主的LCZs降温效应显著；2）阻挡太阳辐射比通风散热更有利于地表降温；3）空间误差模型（SEM）能较好地描述澳门城市形态与热环境的关系；4）各LCZs分区热环境影响因子及影响机制差异较大；5)SVF、BD、BVD和ISD具有增温效应，BH、BH＿S、GSD和WSD具有降温效应，且GSD、WSD、ISD和BVD的影响系数普遍较高；6）澳门宜优先优化LCZ10（重工业）、LCZF（裸土或沙）、LCZ4（开阔高层）、LCZ5（开阔中层）、LCZA（茂密树木）、LCZ6（开阔低层）热环境。将为澳门等高密度城市制定高温风险应对决策提供支持。     

透水性混凝土路面砖减缓城市热岛效应的试验研究

对透水性混凝土路面砖地面、花岗岩地面、水泥地面和草坪的地表温度进行了对比试验,定量地阐述了透水性地面在缓解城市"热岛效应"方面的效能.大面积铺装透水性路面砖,可以形成局地空气小环流,主动削减城市周围地段的热岛效应.     

多种城市地表形态的局地气候分析

为了有效地分析不同城市地表形态的局地气候特性,本文选取了6种具有典型城市地表形态的局地区域作为研究对象,利用定点气象参数监测与受试者对局地空间环境的主观热感觉评价相结合的方法,对6种局地空间区域内部的风速、黑球温度、空气温度、相对湿度进行了分析,并进一步讨论了局地热岛强度(UHII)与群众"适中"感觉比率(TMR)的差异性。研究结果表明:不同城市地表形态所产生的局地气象参数有着显著的差异,且各测点的UHII值分布在-0.5~3.5℃之间,TMR值分布在10%~35%之间,其中,紧凑高层建筑区有助于形成城市"冷岛效应"并提高居民热舒适感觉。在地表形态特性参数中,地理粗糙度等级对局地气候影响最大,适当地降低天空角系数、表面吸热量、表面反射率,且适当提高街道高宽比、建筑平均高度、地理粗糙度等级有利于可持续生态环境的建设。