城市是現代化的重要載體,也是人口最密集、汙染排放最集中的地方,建設人與自然和諧共生的現代化,必須把保護城市生態環境擺在更加突出的位置。城市化不斷將自然景觀轉化為城市地表,不可避免地對生態環境產生各種影響,包括生物多樣性、生物地球化學循環、區域氣候和人類健康。熱環境是地表和大氣能量平衡的表現,是生態環境的重要組成部分。城市地區的高溫不僅加速了城市煙霧和汙染空氣的形成,而且增加了夏季能源和水資源的消耗。因此,了解地表溫度的時空變化和不同城市形態的熱影響對於改善城市人居環境,提高人民生活質量和節約利用能源具有重要價值。然而由於傳統衛星平台的極地軌道性質,城市熱環境的日內變化鮮有研究。
近日,西安交通大學人居學院李旭祥教授團隊和新罕布什爾大學肖勁鋒教授團隊密切合作,利用國際空間站最新的ECOSTRESS傳感器獲取的陸地表麵溫度數據分析了西安市夏季城市熱環境的日內變化,並結合城市氣候分區理論將西安市近3000個社區單元劃分為不同的局部氣候區,量化了白天和夜晚不同時刻城市景觀對地表溫度的影響。研究結果表明在白天緊湊型建築為主的城市景觀相對於低密度建築區域升溫更快,低矮的區域比高層建築為主的區域溫度更高,在夜晚緊湊型建築物比低密度建築物區域溫度略高但並不顯著,建築高度對夜晚溫度影響不大。城市綠地,不透水層以及人口等因素都影響地表溫度,它們之間的關係隨時辰而變化。同時,以城市社區為研究單元可以降低城市地表溫度日變化探索中衛星觀測角度差異帶來的不確定性。此外,該研究提出一種利用地球靜止衛星數據來校正ECOSTRESS地表溫度數據的方法,該方法可以對利用此類具有特殊軌道的傳感器的遙感觀測數據進行環境監測提供一定的指導。該工作對城市能源的節約利用和生態宜居城市的規劃建設具有科學指導意義,在城市熱環境研究領域具有很大的推廣應用潛力和價值。
該研究成果以“Exploring diurnal thermal variations in urban local climate zones with ECOSTRESS land surface temperature data”為題,6月15日在國際遙感領域頂級期刊 Remote Sensing of Environment 上在線發表。西安交通大學人居學院博士生常悅為論文第一作者,新罕布什爾大學肖勁鋒教授和西安交通大學李旭祥教授為通訊作者,西安交通大學人居學院為該論文的第一單位和共同通訊單位。亞利桑那州立大學助理教授Arian Middel,西安交通大學人居學院張雲偉教授、顧兆林教授、吳一平教授等為論文合作作者。該研究工作是西安交通大學人居學院李旭祥教授課題組利用多源遙感衛星數據進行地表城市熱島日循環研究的又一成果。以上研究得到了國家科技基礎工作專項、中國科學院A類戰略性先導科技專項、陝西省重點研發計劃和國家留學基金委等的支持。
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