留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于MODIS的安徽省代表城市热岛效应时空特征

石涛 杨元建 马菊 张丽 罗苏丰

石涛, 杨元建, 马菊, 等. 基于MODIS的安徽省代表城市热岛效应时空特征. 应用气象学报, 2013, 24(4): 484-494..
引用本文: 石涛, 杨元建, 马菊, 等. 基于MODIS的安徽省代表城市热岛效应时空特征. 应用气象学报, 2013, 24(4): 484-494.
Shi Tao, Yang Yuanjian, Ma Ju, et al. Spatial-temporal characteristics of urban heat island in typical cities of Anhui Province based on MODIS. J Appl Meteor Sci, 2013, 24(4): 484-494.
Citation: Shi Tao, Yang Yuanjian, Ma Ju, et al. Spatial-temporal characteristics of urban heat island in typical cities of Anhui Province based on MODIS. J Appl Meteor Sci, 2013, 24(4): 484-494.

基于MODIS的安徽省代表城市热岛效应时空特征

资助项目: 

国家自然科学基金项目 41205126

中国科学院大气成分与光学重点实验室开放课题 JJ1102

详细信息
    通信作者:

    杨元建,email: yyj1985@mail.ustc.edu.cn

Spatial-temporal Characteristics of Urban Heat Island in Typical Cities of Anhui Province Based on MODIS

  • 摘要: 利用2001—2010年覆盖安徽省的MODIS数据,选取在气候、地理、城市化等方面具有代表性的合肥、芜湖、阜阳作为研究对象,并结合GIS技术,分析地表温度的日变化及季节变化特征,得到安徽省代表城市热岛效应的时空分布。结果表明:安徽省省会合肥的热岛效应最为显著,安徽省南部代表城市芜湖的热岛效应强于北部代表城市阜阳, 同时具有显著的日变化和季节变化特征。近10年来,安徽代表城市热岛面积和热岛强度均呈增加趋势,但合肥热岛强度大于3 ℃的极端热岛效应有一定缓解。白天大片水体对缓解城市的热岛效应作用明显,而夜晚则不明显,甚至成为地表温度的高值中心。夏季地表温度与归一化植被指数的负相关最显著,即提高城市植被覆盖度对降低地表温度和缓解城市热岛效应有重要影响。
  • 图  1  2001—2010年的合肥、芜湖、阜阳MODIS全年平均白天和夜晚地表温度的空间分布

    (绿色线为城区行政边界,下同)

    Fig. 1  Spatial distributions of the MODIS-LST in Hefei,Wuhu and Fuyang for daytime and nighttime during 2001—2010

    (the green line is the administrative boundary,the same hereinafter)

    图  2  2001—2010年合肥、芜湖、阜阳的MODIS冬、春、夏、秋季白天平均热岛强度空间分布

    Fig. 2  Spatial distributions of MODIS-LST in Hefei,Wuhu and Fuyang for daytime of four seasons from 2001 to 2010

    图  3  2001—2010年合肥、芜湖、阜阳白天热岛效应的年际变化特征

    Fig. 3  Inter-annual variation of UHI intensity in Hefei,Wuhu and Fuyang for daytime from 2001 to 2010

    图  4  2001—2010年合肥、芜湖、阜阳的MODIS冬、春、夏、秋季夜晚平均热岛强度空间分布

    Fig. 4  Spatial distribution of the MODIS-UHI intensity in Hefei, Wuhu and Fuyang for nightime of four seasons from 2001 to 2010

    图  5  2001—2010年合肥、芜湖、阜阳夜晚热岛效应的年际变化特征

    Fig. 5  Inter-annual variations of the UHI intensity in Hefei, Wuhu and Fuyang for nightime from 2001 to 2010

    图  6  3个城市夏季NDVI与LST的散点图

    Fig. 6  The scatter diagram between NDVI and LST in summer of three regions

    图  7  3个城市非农业人口(a)和建成区面积(b)的年际变化

    Fig. 7  Inter-annual variation of non-rural area population (a) and urban built-up area (b) in three regions

    表  1  MODIS反演的地表温度质量分析

    Table  1  The quality analysis of land surface temperature retrieved from MODIS data

    站名 区站号 纬度 经度 站类型 遥感数据时间 反演地表温度/℃ 实测地表温度/℃ 误差/℃
    合肥 58321 31.87°N 117.23°E 基本站 2006-01-26 9.02 3.11 10.58 4.15 1.56 1.04
    2008-04-23 23.6 12.31 25.15 13.39 1.55 1.08
    2009-07-29 34.5 22.62 36.35 23.72 1.85 1.10
    2010-10-25 24.1 12.01 26.47 13.13 2.37 1.12
    芜湖 58334 31.33°N 118.38°E 基本站 2006-01-26 9.31 3.81 10.89 4.78 1.58 0.97
    2008-04-23 24.31 12.91 26.11 13.92 1.80 1.01
    2009-07-29 33.25 23.82 35.54 24.81 2.29 0.99
    2010-10-25 25.37 12.34 27.01 13.15 1.64 0.81
    阜阳 58203 32.92°N 115.82°E 基本站 2006-01-26 8.65 2.92 10.14 4.11 1.49 1.19
    2008-04-23 22.14 12.37 23.89 13.11 1.75 0.74
    2009-07-29 35.96 21.91 37.51 23.11 1.55 1.20
    2010-10-25 23.21 11.76 25.11 12.77 1.90 1.01
    下载: 导出CSV

    表  2  城市热岛强度划分等级

    Table  2  The classifications of UHI intensity

    等级 热岛强度/℃ 热岛等级
    1 (-∞, -5.0] 强冷岛
    2 (-5.0, -3.0] 较强冷岛
    3 (-3.0, -1.0] 弱冷岛
    4 (-1.0, 1.0] 无热岛
    5 (1.0, 3.0] 弱热岛
    6 (3.0, 5.0] 较强热岛
    7 (5.0, +∞) 强热岛
    下载: 导出CSV
  • [1] 佟华, 刘辉志, 李延明, 等.北京夏季城市热岛现状及楔形绿地规划对缓解城市热岛的作用.应用气象学报, 2005, 16(3):257-366. doi:  10.11898/1001-7313.20050310
    [2] 束炯, 江田汉.上海城市热岛效应的特征分析.上海环境科学, 2000, 19(11):532-534. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQTY201402007.htm
    [3] Gillies R R, Carlson T N.Thermal remote sensing of surface soil water content with partial vegetation cover for incorporation into climate models.J Appl Meteor, 1995, 34:745-756. doi:  10.1175/1520-0450(1995)034<0745:TRSOSS>2.0.CO;2
    [4] 周淑贞, 束炯.城市气候学.北京:气象出版社, 1994. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYQY201603027.htm
    [5] 唐国利, 任国玉, 周江兴.西南地区城市热岛强度变化对地面气温序列影响.应用气象学报, 2008, 19(6):722-729. doi:  10.11898/1001-7313.20080612
    [6] 张佳华, 侯英雨, 李贵才, 等.北京城市及周边热岛日变化及季节特征的分析.中国科学, 2005, 35(增刊Ⅰ):187-194. http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGDQ200508002302.htm
    [7] 张宏群, 杨元建, 荀尚培, 等.安徽省植被和地表温度季节变化及空间分布特征.应用气象学报, 2011, 22(2):232-240. doi:  10.11898/1001-7313.20110212
    [8] 石涛, 杨元建, 张爱民, 等.基于TM和GIS的合肥市热环境研究.遥感技术与应用, 2011, 26(2):156-162. doi:  10.11873/j.issn.1004-0323.2011.2.156
    [9] 江志红, 叶丽梅.近十年南京城市热岛演变的遥感研究.南京信息工程大学学报, 2010, 2(2):148-154. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NJXZ201002012.htm
    [10] 葛伟强, 周红妹, 杨何群.基于MODIS数据的近8年长三角城市群热岛特征及演变分析.气象, 2010, 36(11):77-81. doi:  10.7519/j.issn.1000-0526.2010.11.011
    [11] 倪敏莉, 申双和, 张佳华.长江三角洲城市群热环境研究.大气科学学报, 2009, 32(5):711-715. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXX201701007.htm
    [12] 王园园, 李贵才, 张艳.利用MODIS/LST产品分析基准气候站环境代表性.应用气象学报, 2011, 22(2):214-220. doi:  10.11898/1001-7313.20110210
    [13] 董立新, 杨虎, 张鹏, 等.FY-3A陆表温度反演及高温天气过程动态监测.应用气象学报, 2012, 23(2):214-222. doi:  10.11898/1001-7313.20120210
    [14] 侯英雨, 张佳华, 延昊, 等.利用卫星遥感资料估算区域尺度空气温度.气象, 2010, 36(4):75-79. doi:  10.7519/j.issn.1000-0526.2010.04.013
    [15] 安徽省统计局, 国家统计局安徽调查总队.安徽统计年鉴 (2002-2011).北京:中国统计出版社, 2010:107-109. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYQY201603027.htm
    [16] 杨元建, 石涛, 张宏群, 等.基于遥感的合肥市土地利用动态变化及其成因分析.中国农学通报, 2011, 27(8):454-459. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNTB201108089.htm
    [17] 严平, 杨书运, 王相文.合肥城市热岛强度及绿化效应.合肥工业大学学报:自然科学版, 2000, 23(3):348-352. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HEFE200003011.htm
    [18] 石春娥, 王兴荣, 吴必文.合肥市夏季热岛特征研究.南京气象学院学报, 2005, 28(5):672-678. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NJQX200505013.htm
    [19] 杨元建, 石涛, 唐为安, 等.气象台站环境的卫星遥感调查与评估——以安徽代表气象站为例.遥感技术与应用, 2011, 26(6):791-797. doi:  10.11873/j.issn.1004-0323.2011.6.791
    [20] 石涛, 杨元建, 蒋跃林, 等.城市热岛强度变化对安徽省气温序列的影响.气候与环境研究, 2011, 16(6):779-788. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QHYH201106015.htm
    [21] 杨元建, 石涛, 荀尚培, 等.基于遥感资料研究合肥城市化对气温的影响.气象, 2011, 37(11):1423-1430. doi:  10.7519/j.issn.1000-0526.2011.11.014
    [22] Yang Yuanjian, Bi Wenwu, Shi Chun-e, et al.Impacts of urbanization and station-relocation on surface air temperature series in Anhui Province, China.Pure and Applied Geophysics, 2012, DOI 10.1007/s00024-012-0619-9. doi:  10.1007/s00024-012-0619-9
    [23] 王桂玲, 蒋维楣, 魏鸣.城市热岛效应的卫星遥感分析.南京气象学院学报, 2007, 30(3):289-304. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10614-1012322301.htm
    [24] 叶彩华, 刘勇洪, 刘东伟, 等.城市地表热环境遥感监测指标研究及应用.气象科技, 2011, 39(1):95-101. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXKJ201101019.htm
    [25] 江学顶, 夏北成.珠江三角洲城市群热环境空间格局动态.生态学报, 2007, 24(4):1461-1470. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-STXB200704024.htm
    [26] 李兴荣, 胡非, 舒文军.近15年北京夏季城市热岛特征及其演变.气象, 2006, 32(8):42-46. doi:  10.7519/j.issn.1000-0526.2006.08.007
    [27] 陈辉, 古琳, 黎燕琼.成都市城市森林格局与热岛效应的关系.生态学报, 2009, 29(9):4865-4874. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-STXB200909035.htm
    [28] 闫峰, 覃志豪, 李茂松, 等.基于MODIS数据的上海市热岛效应研究.武汉大学学报, 2007, 32(7):576-580. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WHCH200707002.htm
    [29] 李景林, 郑玉洁, 李悦, 等.乌鲁木齐-昌吉地区城市化对温度的影响及热岛效应分析.高原气象, 2010, 29(6):1609-1618. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX201006029.htm
    [30] 盛辉, 万红, 崔建勇, 等.基于TM影像的城市热岛效应监测与预测分析.遥感技术与应用, 2010, 25(1):8-14. doi:  10.11873/j.issn.1004-0323.2010.1.8
    [31] Lo C P, Quattrochi D A, Luvall J C.Application of high-resolution thermal infrared remote sensing and GIS to assess the urban heat island effect.Int J Remote Sens, 1997, 18(2):287-304. doi:  10.1080/014311697219079
    [32] 张小飞, 王仰麟, 吴建生.城市地域LST-植被覆盖定量关系分析-以深圳市为例.地理研究, 2006, 25(3):369-377. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DLYJ200603000.htm
    [33] Kawashima S, Ishida T, Minomura M.Relations between surface temperature and air temperature on a local scale during winter nights.J Appl Meteor, 2000, 39:1570-1579. doi:  10.1175/1520-0450(2000)039<1570:RBSTAA>2.0.CO;2
    [34] 邵全琴, 孙朝阳, 刘继远, 等.中国城市扩展对气温观测的影响及其高估程度.地理学报, 2009, 64(11):1292-1302. doi:  10.3321/j.issn:0375-5444.2009.11.002
    [35] 高红燕, 蔡新玲, 贺皓, 等.西安城市化对气温变化趋势的影响.地理学报, 2009, 64(9):1093-1102. doi:  10.11821/xb200909007
    [36] 刘熙明, 胡非, 李磊, 等.北京市区夏季城市气候趋势和环境效应的分析研究.地球物理学报, 2006, 3:689-697. doi:  10.3321/j.issn:0001-5733.2006.03.011
    [37] 吴凌云, 张井勇, 董文杰.中国植被覆盖对日最高最低气温的影响.科学通报, 2011, 56(3):274-283. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXTB201103013.htm
  • 加载中
图(7) / 表(2)
计量
  • 摘要浏览量:  3352
  • HTML全文浏览量:  1161
  • PDF下载量:  1234
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-10-17
  • 修回日期:  2013-02-26
  • 刊出日期:  2013-08-31

目录

    /

    返回文章
    返回