城市熱島是指城市地區(qū)的地表溫度或者空氣溫度高于郊區(qū)的一種現(xiàn)象。隨著城市化的不斷發(fā)展,自然地表逐漸被人工地表所取代,由鋼筋水泥所建造的城市區(qū)域,能夠吸收大量的太陽輻射,從而使得城市區(qū)域持續(xù)增溫,城市熱島現(xiàn)象逐漸增強。城市熱島現(xiàn)象的增強,不僅會加劇城市區(qū)域的資源以及能源的浪費,并且持續(xù)的高溫現(xiàn)象還會影響城市居民的生產(chǎn)生活,對城市居民的健康造成極大的危害。隨著城市的不斷擴大,城市與城市之間距離的縮減。城市熱島的發(fā)生、發(fā)展、演化也不再僅僅局限于單個城市內(nèi)部,而是擴展到整個城市群之中。對于城市管理者和規(guī)劃者而言,單個城市的熱島問題已經(jīng)無法解決區(qū)域熱環(huán)境變化的問題。因此,需要立足于城市群尺度,探究整個區(qū)域熱島的時空演變特征,進(jìn)一步為緩解整個城市群的區(qū)域熱島問題提供科學(xué)依據(jù)和理論支撐。
基于此,以中國三大城市群之一的京津冀城市群為例,首先,運用最小二乘模型,探究了京津冀城市群2001-2020年間區(qū)域熱島的發(fā)展態(tài)勢;然后,運用轉(zhuǎn)移矩陣及標(biāo)準(zhǔn)離差橢圓,分析了京津冀城市群區(qū)域熱島的轉(zhuǎn)移趨勢;最后,運用空間自相關(guān),驗證了京津冀城市群區(qū)域熱島的空間相關(guān)性。
研究發(fā)現(xiàn),隨著京津冀東南地區(qū)城市化的發(fā)展,東南部城市地表溫度較高,并且自2001年到2020年,其相對地表溫度呈現(xiàn)持續(xù)上升的態(tài)勢。除此之外,區(qū)域熱島的重心也逐漸向東南方向移動。而通過各層次熱島之間的轉(zhuǎn)移可以發(fā)現(xiàn),各層次熱島面積轉(zhuǎn)移集中在不變化和變化不大這兩類之間,這說明區(qū)域熱島內(nèi)部發(fā)展趨勢相對穩(wěn)定。通過全局空間自相關(guān)的計算發(fā)現(xiàn),京津冀城市群具有非常顯著的空間正相關(guān)。而通過局部空間自相關(guān)的計算發(fā)現(xiàn),高—高集聚區(qū)主要分布在東南部較發(fā)達(dá)的城區(qū),低-低集聚區(qū)主要分布在西北山區(qū),非顯著區(qū)自相關(guān)區(qū)域分布較廣。以上研究結(jié)果可深化對京津冀城市群區(qū)域熱島時空格局與特征的認(rèn)知,進(jìn)而為緩解京津冀城市群區(qū)域熱島提供科學(xué)依據(jù)。
該成果以“Long-term spatiotemporal patterns and evolution of regional heat islands in the Beijing–Tianjin–Hebei Urban agglomeration”為題,發(fā)表在Remote Sensing上。中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所景觀生態(tài)組聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生徐宏超為第一作者,李春林副研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金重點和面上項目、中科院青促會人才項目等的支持。

圖 京津冀城市群區(qū)域熱島發(fā)展格局及特征




