城市尺度的热环境分析

1研究区域及资料概况

郑州、开封和洛阳位于河南省中心部位，同属北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，洛阳西有崤山，北有邙山，南有洛河伊河，位于山谷中，相比之下，开封整体地势较为平缓，郑州北有黄河、邙山，西南有嵩山.为了详细地了解郑、开、洛三地的地表温度情况，将2011年的46期白天和晚上的数据进行了分析，去除研究区内被云覆盖的部分，还有37期数据可以使用，对这些数据进行了时间序列分析，找出了一年中白天和晚上的温度变化情况，分析了同一时期三地不同的温差，试图从区域尺度上发现城乡热环境变化的规律.

2分析方法

卫星遥感资料选用2011年MODIS11A的地表温度资料，地表温度采用了8d合成的平均温度.MODIS卫星遥感资料所用的投影方式为常规正弦曲线投影，格式是HDF-EOS.应用modisMRT工具将其投影方式转化为Lambert投影，数据为TIFF格式.应用ENVI软件的layerstack功能将图像叠加生成一个按时间序列排列的图像.应用ARCGIS软件对获取的图像进行了剖面分析.而后又用描述法对各地的温差变化情况进行了分析.

3结果

从上图1可以看出，建设用地在全年中白天的地面温度变化出现两种情况：一种是在冬天，地面温度为0；另一种是在一年中的其余时间里，地面温度维持在一个相对平稳的区间中，但也随着季节的变化，经历了一个从逐步升温而后降温的过程，地面温度的最大值出现在初夏，到秋末地面温度降至零点.且从白天的地面温度图上可以看出，在1km的尺度上，整个城市的地面温度变化与土地利用方式密切相关.从上图2可以看出，建设用地在全年中夜晚的地面温度变化是一个先升后降的过程，在春天时段，夜晚地面温度变化幅度较大，进入夏天之后，呈现出直线上升的趋势，到6月初温度上升到最大值，这种趋势一直持续到8月初，而后地面温度又呈直线下降趋势.从夜间城市的地面温度变化来看，还呈现出明显的同心圆式的梯度变化，且这种同心圆有随着城市半径的增大，两圆间的间距也增大的趋势.这种梯度变化的另一个特点是，随着温度的升高，同心圆半径有增大趋势，如图3所示.分别对洛阳市、郑州市和开封市的市中心与郊区的白天和晚上的温差进行了比较，并对这三个市的一年四季的热岛强度进行了计算，结果如表1所示.从表1中可以看出，三个城市夜间的温差经历了先升后降，再升再降的过程，其中在第16期数据即时夜间市中心与郊区温差达到一年中的最小值.市中心与郊区白天的温差变化冬天最大，温差最小值出现在第28期数据.对于热岛强度，从表中可以看出，市中心在冬天和春天的温差远远高于郊区，而在夏天和秋天温差要低于郊区.从全年数据来看，市中心温差在夏天最小，冬天最大；郊区的在夏天最小，春天最大.

4结论与讨论

Modis提供了全年的对地观测数据，为快速、动态监测地面温度提供了可能[5].研究发现城市的地面温度在夜间呈现出同心圆式的梯度变化，且城市的规模不同，同心圆的半径也不同，有随着城市增大而增大的趋势.从全年来看，市中心和郊区的地面温度在白天和夜晚出现两种不同的趋势.市中心地面温度温差较大，有急剧变化的倾向；郊区的地面温度呈现线性变化，从全年市中心与郊区的地面温差来说，二者无论是夜间还是白天，在夏天时最小.但温差最大值出现不同，夜间地面温差的最大值出现在春天，而白天地面温差的最大值出现在冬天.就热岛强度来说，从全年数据来看，市中心昼夜温差在夏天最小，冬天最大；郊区的在夏天最小，春天最大.从整个区域来看，城市的大小与城乡热环境有密切的关系[6]，地区级城市表现出了温差，而地区级以下城市的影响可以忽略不计.

本文作者：马林田国行何瑞珍穆博工作单位：河南农业大学