城市熱島問題不可忽略 找出城市高溫“病因”

在全球氣候變暖的背景下，城市熱島問題成為不可忽略的“城市病”之一。中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院遙感衛(wèi)星應(yīng)用國家工程實驗室孟慶巖研究員團隊近日在熱紅外遙感研究方面取得進展。熱紅外遙感是利用星載或機載傳感器收集、記錄地物的熱紅外信息，可為城市地表溫度監(jiān)測提供快速有效的技術(shù)支撐。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《生態(tài)指標》雜志上。

那么，我國各主要城市群“體溫”如何?經(jīng)歷了怎樣的變化?變化的原因又是什么?北京日報約請研究團隊成員為讀者作解讀。

熱紅外遙感的原理是：所有的物質(zhì)，只要其溫度超過絕對零度，就會不斷發(fā)射紅外能量。它不僅與物質(zhì)的表面狀態(tài)有關(guān)，而且是物質(zhì)內(nèi)部組成和溫度的函數(shù)。熱紅外遙感就是利用星載或機載傳感器收集、記錄地物的這種熱紅外信息，并利用這種熱紅外信息來識別地物和反演地表參數(shù)如溫度、濕度等。

為有效監(jiān)測中國城市群地表溫度時空變化，研究團隊利用遙感數(shù)據(jù)研究分析了2000年至2015年中國城市群地表溫度的時空演變特征，發(fā)現(xiàn)了一些城市熱環(huán)境的變化規(guī)律。

知其然還要知其所以然。城市熱環(huán)境是一個復(fù)合系統(tǒng)，要想找到城市高溫的“病因”，就要從自然環(huán)境、社會經(jīng)濟等多要素入手，探究地表溫度的影響機制。我們的研究從城市綠度、灰度、濕度、社會經(jīng)濟四個方面選取影響因子，共選取10個地表溫度影響因子，綜合覆蓋自然與社會經(jīng)濟因素。

1京津冀城市群 “體溫”變化特征

2000年至2005年 大力發(fā)展港口或使沿海地區(qū)溫度上升

地表溫度上升變化明顯的區(qū)域主要集中在西南部和東部，如邯鄲市南部、石家莊西部以及唐山市南部。尤其是唐山南部、廊坊東部以及滄州東北部的沿海地區(qū)，地表溫度上升明顯，這可能和大力發(fā)展港口有關(guān)。

2005年至2010年 奧運會前工礦企業(yè)南遷使北京降溫

地表溫度發(fā)生顯著變化。北京及周邊的一些城市地表溫度不增反降，而衡水、邢臺及石家莊等京津冀南部城市的地表溫度則明顯上升，這可能和2008年北京奧運會之前工礦企業(yè)南遷有關(guān)。

2010年至2015年 地表溫度變化呈現(xiàn)北升南降

地表溫度呈北升南降的變化特征，其中衡水增幅最高，北京、廊坊等地也開始由降轉(zhuǎn)升。而南部城市，如邯鄲、邢臺的地表溫度則開始下降。2000年石家莊市中心的地表溫度很高，然后到2015年逐漸降低。邢臺和邯鄲也尤為明顯，2000年至2015年高溫范圍逐漸縮小。

影響因子分析

綠地可使地表溫度顯著降低

保定市、邢臺市和石家莊市地表溫度受綠度因子影響較大，結(jié)合地表溫度的分布結(jié)果顯示，植被區(qū)的地表溫度顯著降低，所以綠地是一種可接受的緩解策略，但城市不同區(qū)域的側(cè)重點不同。

社會經(jīng)濟因子在北京市和石家莊市貢獻率較高，這可能和北京、石家莊等城市以先進制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)，土地集約利用水平和城市用地經(jīng)濟效率較高有關(guān)。

天津市濕度因子的影響排序第一，這可能與天津市水系發(fā)達有關(guān)。

隨著時間的推移，綠度因子自2000年至2015年經(jīng)歷了先上升后下降最后再上升的過程。后期的上升與秦皇島、承德和張家口等帶有高植被覆蓋率的生態(tài)旅游城市的貢獻緊密相關(guān)。

對于道路、鐵路因子的影響，總體上呈現(xiàn)上升的趨勢。交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可以導(dǎo)致新的土地密集型區(qū)域的形成，從而造成地表溫度的升高。

2長三角城市群 “體溫”變化特征

2000年至2005年 地表溫度隨城市化的擴張而增加

地表溫度上升變化明顯的區(qū)域主要集中在上海市及其周邊，呈現(xiàn)以上海市為中心向外擴展的趨勢，如南通市南部、蘇州市東南部及嘉興市北部周邊。而長三角城市群南部、西北部出現(xiàn)了較大程度降溫趨勢，如臺州市西南部、滁州市中部及北部地區(qū)。這說明長三角城市群在城市化發(fā)展進程中，上海市及其周圍城市發(fā)展較快，地表溫度隨城市化的擴張而增加。

值得一提的是長江北段一帶地表溫度明顯增高，這可能與2001年在南京市建立高科技園區(qū)，使化工企業(yè)的遷移數(shù)量和規(guī)模不斷增加有關(guān)。

2005年至2010年 上海市地表溫度不增反降

地表溫度變化的空間分布特征發(fā)生顯著變化。上海市地表溫度不增反降，上海市周邊的蘇州市和嘉興市也出現(xiàn)了一定程度的降溫趨勢。而除這三個城市以外的其余長三角城市則均呈現(xiàn)一定的升溫區(qū)域。

2010年至2015年 地表溫度變化轉(zhuǎn)為南降北升

地表溫度變化分布特征轉(zhuǎn)為了南降北升的特征。其中，以江蘇北部的鹽城、滁州升溫幅度最高，而浙江南部的金華、臺州則具有最高的降溫幅度，這可能是由化工污染企業(yè)關(guān)閉和搬遷所致，而鹽城、滁州、上海等升溫幅度較高，應(yīng)特別注意采取更有效的措施，緩解這些城市第二或第三產(chǎn)業(yè)比重相對較高所導(dǎo)致的城市局部熱環(huán)境。

影響因子分析

水體是影響地表溫度的關(guān)鍵

綠度因子在嘉興市、馬鞍山市和鎮(zhèn)江市的貢獻率均較高，表明地表溫度受綠化等的影響較大，而在安慶市、池州市和揚州市影響較小。

濕度因子在上海市、寧波市、紹興市和蘇州市貢獻率均較高，相關(guān)研究也表明，水體是影響地表溫度的關(guān)鍵因子，在上海，水體可以使地表溫度降低3.32℃。

在沿海城市，如南通市和鹽城市，社會經(jīng)濟因子的貢獻率相對較高，說明沿海城市地表溫度受社會經(jīng)濟影響較大。

3粵港澳城市群 “體溫”變化特征

2000年至2005年地表溫度變暖主要發(fā)生在北部地區(qū)

地表溫度變暖趨勢主要發(fā)生在北部高緯度地區(qū)，尤其是東部的汕尾、河源市。而冷卻趨勢主要發(fā)生在亞熱帶闊葉林所在地區(qū)，例如西部的陽江和中南部的東莞，地表溫度出現(xiàn)一定程度的下降。