城市热岛遥感研究进展

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1、遥感信息综述城市热岛遥感研究进展李志乾①,巩彩兰①,胡勇①,尹球①~,匡定波①(①中国科学院上海技术物理研究所遥感信息研究实验室,上海200083;②中国科学院遥感应用研究所,国家环境保护卫星遥感重点实验室,环境遥感应用技术研究室,北京100088)摘要:随着城市化进程的加快,城市热岛问题越来越突出,对城市居住环境和生态系统产生了极为不利的影响。探讨了城市热岛的研究方法,对国内外学者有关城市热岛的研究成果进行了分类汇总,提出了城市热岛研究中存在的问题和难点,并对城市热岛遥感研究的趋势和方向进行了展望。关键词:城市热岛;遥感;亮温反演中图分类号:TP751文献标识码:A文章编号:1000-

2、3177(2009)104-00100-06尔滨地区近4O年的地面观测资料,分析了各县市的1引言平均气温和最高、最低气温的变化规律及其差异,结城市热岛效应(UrbanHeatIslandEffect)是指果显示哈尔滨自2O世纪8O年代后,城市气温有增城市中的气温明显高于外围郊区的现象。城市热岛暖的趋势。是城市气候最显著的特征之一。城市化进程加快使2.2定点观测法得城市热岛日益加剧,对城市人居环境产生了极为根据城市热岛空间分布状况,可以从水平和垂不利的影响。直两个方向观测。城市热岛不仅影响近地面温度,由于城市热岛的存在,城区尤其是工业区盛行还会影响城市边界层内能量交换,具有明显的立体上升气

3、流,大量烟尘等颗粒随气流悬浮在空中,容易空间分布特征。张一平等_5利用这一方法,研究了产生酸雨,破坏城市及周边地区的生态环境。此外,昆明城市热岛,获得了昆明市热岛效应的垂直分布气温升高还会加快光化学反应速度,使近地面大气特征图。中臭氧浓度增加,影响人体健康。2.3运动样带法开展城市热岛效应的研究,对于了解人类活动运动样带法通常是在车辆上安装气温测定传感影响城市气候的规律,降低城市环境污染,控制能器,并连接着一个便携式的数据采集器,利用采集的耗,增进城市居民的健康水平等都具有重要的意义。数据来分析城市和郊区的温度差异。运动样带法可以利用有限的仪器获取多点的温度,便于进行城市2城市热岛的研究

4、方法和手段温度场断面分析。KazimierzKiysik等利用Vais—自从LakeHoward_】在19世纪初研究伦敦城alaHMP一35传感器,同时安装在5部车上,研究市气候特征时首次发现后,城市热岛受到专家学者热岛空间格局。们的广泛关注,世界上许多城市都在积极开展这方2.4模拟分析法面的研究。肖容波嘲和邹容嘲对城市热岛研究方法Sundborg口最早提出了城市热岛和城市规模进行了总结,大致分为以下5种。的数学模型,表明热岛强度随每天的气象条件变化2.1气象站法而变化。利用气象站历史观测数据,选取若干个温度指模拟分析是将常用的统计模型、能量平衡模型、标,分析一个城市或区域在不同发展阶段

5、热岛特征数值模型、解析模型和物理模型等[8用于城市热岛变化情况。如郭家林等]利用1960年到2000年哈的模拟研究,找出某些特定规律,揭示城市热岛的产收稿日期:2008—09—27修订日期:2008—11一O3作者简介:李志乾,男,(1983~),硕博,主要从事遥感应用研究E-mini:candox@mail.ustc.edu.cnlOO综述遥感信息生及其发展的机理。其中物理模型实验可以更深入目前,利用遥感技术研究城市热岛大致分为以地了解热岛上方及边缘的流场特征和大气扩散规下3种方法。律,以及来流温度层结、热岛的地面加热率和表面粗3.1基于温度的监测方法糙度对城市热岛流动和扩散特性的影响

6、,并为其他任何地物的温度都高于绝对零度,都在不停地模型提供实验验证数据。模型模拟以理论分析为向空间辐射能量,热红外遥感可以有效记录地物的主,大大减少了现场观测量。如张景哲利用多元温度信息,然后通过亮温反演计算出地温、气温。统计回归分析模型分析了下垫面结构对城市热岛效根据处理温度方法的不同,基于温度的监测方应的贡献,指出绿地降温作用以夏季最为明显。陈法又可以分基于亮度温度的监测方法和基于地表温燕等。。利用三维非静力区域边界层数值模型,对杭度的监测方法。基于亮度温度的监测方法一般假设州地区城市热岛现象进行了数值模拟,模拟结果表研究区大气条件接近理想,忽略大气对辐射亮温的明,杭州地区存在明显的

7、城市热岛现象。影响,直接用亮度温度来近似表示地表温度,并以此随着计算机技术的发展,城市热岛的数值模拟研究该区域的热岛强度[I川。基于地表温度的监测也开展了起来,并取得了许多成果。如杨玉华等[11]方法考虑了大气和辐射面的多重影响,将传感器获成功地对北京冬季城市边界层热岛的日变化进行了取的亮度温度反演为地表温度[1引。但是由于城市数值模拟研究。下垫面的复杂性,以及城市大气条件的不稳定性,使2.5遥感测定分析法得地表温度的精确反演存在着

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