题名 | 城市绿地对温度的影响过程和效率的差异性探究 |
作者 | 王佳
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答辩日期 | 2019-12
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文献子类 | 博士
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授予单位 | 中国科学院生态环境研究中心
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授予地点 | 北京
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导师 | 周伟奇
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关键词 | 城市热岛,城市绿地,景观格局, 空间异质性 ,降温效率
Urban Heat Island, Urban Trees, Landscape Pattern, Spatial Heterogeneity, Cooling Efficiency
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学位名称 | 理学博士
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其他题名 | Study on the Spatial Heterogeneity of Cooling Process and Efficiency of Urban Vegetation
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学位专业 | 生态学
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英文摘要 | 城市人口的聚集 、 城市下垫面 的 变化 以及 人为热 的 增加 导致 城市 出现 了内部温度高于郊区 的 现象,即 城市 热岛效应。 城市 热岛 影响 城市 生态 系统 的 社会、经济、自然等 诸多 方面 并 可能 危害城市 居民的 身心健康, 是 城市 可持续发展 面临的重 大 挑战 。 如何 优化 城市绿地 景观格局 包括 绿地 覆盖比例与 空间分布,以 缓解严重 的城市热岛 是 城市生态学与景观生态学研究的热点和 前沿 。 针对该研究议题, 国内外 学者开展了大量的案例研究, 但 研究结果并不一致, 甚至 存在完全 相反的 结论, 其 原因与机理机制, 值得 深入探讨 。 是 因为 采用的 统计 分析方法不同? 抑或是 不同 分析 尺度 所致 还是 因为绿地景观格局对温度的影响 确实 因城而 异 其 机理机制又是怎样? 城市绿地 景观格局对温度的影响, 在 不同城市之间存在 怎样 的差异 本研究 选择多个城市 开展 对比研究,试图 回答上述问题 。 深入剖析城市绿地景观格局对城市温度的 影响 、影响过程、影响 程度 解析 其在不同 城市 之间存在的差异性 并 探讨 可能 的 原因和机理,可服务于城市绿地的科学规划和管理。
本研究以景观生态学的理论和方法为理论指导 选择了 中国的北京、深圳以及美国的 巴尔的摩 和 萨克拉门托 这 4个具有不同的气候背景、发展程度的城市 作为主要分析对象 基于遥感数据、气象观测数据等数据源, 重点 分析了:1) 城市绿地景观格局 与 地表温度 相关性、 偏 相关性 在不同城市之间的差异性.2) 城市绿地 景观格局 对地表温度 的 影响 过程 和 调节路径 3)绿地 面积比例对地表温度的缓解程度降温效率 在 城市、国家尺度的 空间 分布规律 及 其影响因素 。 主要研究结果 如下:
1) 绿地景观格局 显著影响 地表温度 但 其 影响 程度和方式 在不同城市间存在差异
不同于城市 绿地面积比例 与 地表温度 的 显著 负相关关系, 城市绿地空间配置对地表温度的影响在不同的城市之间存在差异、甚至 出现 完全相反 的现象。如增加 城市绿地平均 斑块 面积 在 萨克拉门托 能够显著 降低地表温度,但是平均斑块面积的增加 在 巴尔的摩 具有升温作用。 城市绿地面积比例、空间配置指数的共同作用 对 地表温度的 解释程度 最大 。 因此 探究 城市 绿地 面积比例、空间配置 及其 相互影响 对 地表温度 的 影响 过程 ,非常 必要和关键 。
2)城市绿地面积 比例、空间配置及其 相互影响 对地表温度的影响 过程和调节路径 存在 差异性
城市绿地景观格局对 地表温度 的 影响 路径主要包括:绿地面积比例的增加对 地表温度 的 直接 影响 通过 改变 绿地 空间配置 对 地表温度 的 间接 影响 。对比来看, 直接影响 的 贡献最大,而间接影响 的 贡献 相对 较小 且 在不同 城市 存在差异 。具体表现为: 间接 影响的 贡献 在 高温潮湿的城市 深圳 很 小 甚至 可以忽略 对于高温湿润的城市 巴尔的摩 间接 影响 具有 一定的贡献, 如 采用 复杂形状的 城市 绿地斑块 可对 地表温度 的下降 贡献 间接 影响的贡献 在 高温干旱的城市 更大,即 只有 通过 合理优化绿地空间配置 才能有效缓解 地表温度如增大绿地 平均 斑块面积 。但也需权衡 不同 影响路径 的相互影响 尽管 增加绿地平均斑块 面积可以有效降低地表温度, 但 同等 面积 情况下, 斑块 面积 的 增加很可能 导致 边界 密度的 减小, 从而 导致 地表温度的 增加 。
3)降温效率在 城市 内部 存在 空间异质性 、 在 城市之间 存在 差异性 并 受气候因素的非线性影响
本研究定义了 降温效率 即 单位绿地面积的增加,所导致 地表温度 下降的程度 来 研究在不同的城市, 绿地 覆盖面积增加 对 地表温度的 影响的差异 。 研究结果显示 逐日气象条件变化显著影响城市绿地降温效率,并呈现非线性关系 。 以 气温 为例 当 气温小于 阈值 ≈32 降温效率 将随着气温的 升高 而 上升但 当气温高于 32 时 降温效率 随着 气温 的 升高 而 下降 。 降温效率在城市内部存在 空间异质性,并且 局地绿地 覆盖 比例较小、且局地地表温度较 高 时 ,局地降温效率更 高 即 绿地的 降温能力 更 强。 针对美国 118个 城市的研究显示 在国家 尺度 上 降温效率平均值为 0.168℃℃(0.040℃℃~0.574 并呈现西南 较高 的
空间分布规律 ,但 在不同的 生物群系 之间呈 显著 差异: 高温 干旱 类型 的生物群系 的降温效率 平均值 显著高于 其他; 以阔叶植被 为主 的 生物群系的 降温 效率显著 高于其他 如 以针叶林或 灌木林 为主) 。气候因素 (如气温 、湿度以及风速均 会非线性 地 影响 降温效率 。 |
语种 | 中文
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页码 | 164
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内容类型 | 学位论文
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源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42302] |
专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
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推荐引用方式 GB/T 7714 |
王佳. 城市绿地对温度的影响过程和效率的差异性探究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.
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