成都市夏季熱島效應(yīng)動態(tài)變化研究

張微 程武學(xué)

摘要：利用MODIS溫度產(chǎn)品，計算出成都市2009 — 2013年的夏季地表溫度，并通過對其進行分等，劃分出熱島區(qū)域，通過建立轉(zhuǎn)移矩陣的方法對其進行研究，從而得出成都市夏季熱島效應(yīng)動態(tài)變化特點，成都市夏季熱島區(qū)分布區(qū)域從成片分布逐漸形成多個小的熱島中心；從2009 — 2013年，成都市夏季熱島范圍呈先下降后上升的趨勢；從2009 — 2013年，成都市夏季地表溫度等級變化較大，占了95%以上，上升區(qū)和下降區(qū)變化基本持平，呈不穩(wěn)定狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：熱島效應(yīng)；動態(tài)變化；夏季；成都市；MODIS

中圖分類號：P463.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）04-0883-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.04.017

A Research on Dynamic Changes of the Summer Heat Island Effect in Chengdu

ZHANG Wei，CHENG Wu-xue

（Key Laboratory of the Evaluation and Monitoring of Southwest Land Resources， Ministry of Education， Chengdu 610068，China）

Abstract：Using MODIS temperature product， calculated surface temperature in summer in Chengdu from 2009 to 2013. And using the method of classification， divided into heat island area. Based on this， built the transfer matrix to analysis its rule and obtained the Chengdu summer heat island effect dynamic characteristics. From 2009 to 2013， summer heat island range in Chengdu city showed a trend of decrease after the first increases. From 2009 to 2013， the change of the surface temperature in Chengdu city was large， more than 95%， the change of rising and falling area was essentially flat， and under inconsistent state.

Key words：UHI effect（Urban heat island effect）；dynamic change；summer；Chengdu city；MODIS

城市熱島效應(yīng)（Urban heat island effect，UHIEs或UHI）是指城市區(qū)域溫度高于郊區(qū)溫度的自然現(xiàn)象[1]。隨著城區(qū)面積的不斷擴大，城市熱島效應(yīng)已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注，由于能源的不斷消耗，城市中高大密集的建筑物越來越多，人類活動產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致了熱島效應(yīng)的產(chǎn)生。

根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來源和研究方式劃分，UHI的研究方法有氣象資料法、布點觀測法、數(shù)值模擬法和遙感法4類[2]。4種方法中，前3類方法基本上是離散點或純概念的研究，很難真實、有效地擴展到面上，因而對于研究UHI的平面布局和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等存在著很大局限性，難以對UHI做較深入的研究。衛(wèi)星遙感具有觀測范圍大、時相多、速度快、動態(tài)性好、成本低、空間密度大等優(yōu)點，可以彌補地面觀測的不足，能夠較詳細地反映UHI的結(jié)構(gòu)[1]。

選取了MODIS數(shù)據(jù)中的溫度產(chǎn)品MYD11A2數(shù)據(jù)，經(jīng)過了一些處理，得出2009、2011和2013年的成都市夏季地表溫度情況，從而得出成都市夏季熱島面積，進一步研究成都市夏季熱島效應(yīng)動態(tài)變化。

1 研究區(qū)概況

成都市位于四川省中部，四川盆地西部，位于102°54′E-104°53′E和30°05′N-31°26′N之間，面積12 390 km2。成都市管轄9個區(qū)，分別是武侯區(qū)、青羊區(qū)、金牛區(qū)、錦江區(qū)、成華區(qū)、溫江區(qū)、新都區(qū)、青白江區(qū)、龍泉驛區(qū)，并包括6個縣，分別是郫縣、雙流縣、金堂縣、大邑縣、蒲江縣、新津縣，另代管4個縣級市，邛崍市、彭州市、崇州市、都江堰市。成都市屬于中亞熱帶濕潤季風氣候，具有冬暖、春早、無霜期長，四季分明，熱量豐富的特點，年平均氣溫17.5 ℃左右，≥10 ℃的年平均活動積溫為4 700～5 300 ℃，冬春雨少，夏秋多雨，雨量充沛，年平均降水量為1 124.6 mm，降水年際變化較小。成都市地勢差異顯著，西北高，東南低，西部屬于四川盆地邊緣地區(qū)，以深丘和山地為主，東部屬于四川盆地盆底平原，主要由平原、臺地和部分低山丘陵組成。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于MODIS數(shù)據(jù)溫度8 d合成產(chǎn)品MYD11A2數(shù)據(jù)，根據(jù)遙感影像質(zhì)量和數(shù)據(jù)來源時段，分別選取了2009、2011和2013年的6月和8月，共11期數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)時段比較合理。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

用成都市行政區(qū)域圖與MYD11A2溫度產(chǎn)品作掩膜處理，在ARCGIS中建模，用公式0.02×value-273.15算出各期數(shù)據(jù)地表溫度，然后選取每年所有數(shù)據(jù)取平均值，得出成都市夏季2009、2011、2013年的地表溫度，再此基礎(chǔ)上作等級分類，從而劃分出熱島區(qū)域。

3 成都市夏季地表溫度概況

通過對2009、2011、2013年的遙感影像進行處理，得出這三年成都市夏季的地表溫度分布（圖1、圖2和圖3）。2009年夏季，成都市地表溫度范圍為25.49～40.75 ℃，溫差為15.26 ℃；2011年夏季，成都市地表溫度范圍為24.73～40.81 ℃，溫差為16.08 ℃；2013年夏季，成都市地表溫度范圍為23.76～39.92 ℃，溫差為16.16 ℃。2009 — 2013年夏季，成都市地表溫度總體范圍集中在24.00～41.00 ℃，溫差大致為15.00～16.00 ℃，2011年夏季高溫最高，為40.81 ℃，2013年夏季高溫最低，為39.92 ℃；2009年夏季低溫最高，為25.49 ℃，2013年夏季低溫最低，為23.76 ℃；成都市夏季溫差最大的年份是2013年，為16.16 ℃，夏季溫差最小的年份是2009年，為15.26 ℃。

4 成都市夏季熱島分析

4.1 成都市夏季熱島概況

把2009、2011、2013年成都市夏季地表溫度按等間距法從低到高等分成五類，分別為低溫區(qū)、次低溫區(qū)、中溫區(qū)、次高溫區(qū)和高溫區(qū)，如圖4、圖5和圖6所示。由圖4、圖5和圖6可知，高溫區(qū)主要分布在郫縣東北部附近，次高溫區(qū)分布在成都市中部偏北地區(qū)，2009年最北部有一塊次高溫區(qū)分布，2011年次高溫區(qū)比較破碎，2013年中部偏南次高溫區(qū)與中溫區(qū)夾雜分布。說明成都市夏季熱島區(qū)從成片分布逐漸形成多個小的熱島中心。

分別計算出成都市夏季各年份低溫區(qū)、次低溫區(qū)、中溫區(qū)、次高溫區(qū)和高溫區(qū)的面積和所占比例（表2）。

通常，將溫度等級分為5級時，認為高溫區(qū)和次高溫區(qū)能代表城市熱島范圍[3]。從成都市夏季地表溫度分類面積比例分布可以看出，2009年成都市熱島面積為4 552.93 km2，占成都市面積的37.97%；2011年成都市熱島面積為3 765.11 km2，占成都市面積的31.40%；2013年成都市熱島面積為4 840.99 km2，占成都市總面積的40.42%。從統(tǒng)計中可知，2011年與2009年相比，成都市夏季熱島面積下降了787.82 km2，比例下降了6.56%；2013年與2011年相比，成都市夏季熱島面積上升1 075.88 km2，比例上升了9.01%。由此可知，從2009年到2013年成都市夏季熱島范圍呈先下降后上升的趨勢。

4.2 成都市夏季熱島變化

用2011年成都市夏季地表溫度減去2009年成都市夏季地表溫度，可以得出2009 — 2011年的成都市夏季地表溫度變化情況（圖7），從而可以看出這段時間成都市夏季的熱島變化，其地表溫度變化值在-5.13～5.45 ℃之間。

對成都市2011、2009年夏季地表溫度變化作轉(zhuǎn)移矩陣分析（表3），由圖7和表3可知，從2009年到2011年成都市夏季地表溫度等級無變化區(qū)面積為1 628.21 km2，占變化區(qū)總面積的2.33%；夏季地表溫度等級上升區(qū)面積為33 983.19 km2，占變化區(qū)總面積的48.70%；夏季地表溫度等級下降區(qū)面積為34 206.57 km2，占變化區(qū)總面積的49.02%?？傊?009年到2011年成都市夏季地表溫度等級無變化區(qū)面積最小，夏季地表溫度等級下降區(qū)面積最大。

用2013年成都市夏季地表溫度減去2011年成都市夏季地表溫度，可以得出2011年到2013年的成都市夏季地表溫度變化情況（圖8），從而可以看出這段時間成都市夏季的熱島變化。其地表溫度變化值在-5.74～2.71 ℃之間。

對成都市2013、2011年夏季地表溫度變化作轉(zhuǎn)移矩陣分析（表4），由圖8和表4可知，從2011年到2013年成都市夏季地表溫度等級無變化區(qū)面積為2 206.68 km2，占變化區(qū)總面積的3.08%；夏季地表溫度等級上升區(qū)面積為35 083.80 km2，占變化區(qū)總面積的48.97%；夏季地表溫度等級下降區(qū)面積為34 359.13 km2，占變化區(qū)總面積的47.95%。總之，2011年到2013年成都市夏季地表溫度等級無變化區(qū)面積最小，夏季地表溫度等級上升區(qū)面積最大。

從以上分析可知，從2009年到2013年，成都市夏季地表溫度等級變化較大，占了95%以上，上升區(qū)和下降區(qū)變化基本持平，呈不穩(wěn)定狀態(tài)。

5 小結(jié)

MODIS數(shù)據(jù)特別是MODIS溫度產(chǎn)品在地表溫度的動態(tài)變化中有重要的意義。由于它具有每天覆蓋全國多頻次觀測的特點，所以對于研究一段時間之內(nèi)的地表溫度變化方便快捷時效性強。

從成都市夏季地表溫度等級分布圖中可以看出，成都市夏季熱島區(qū)分布區(qū)域從成片分布逐漸形成多個小的熱島中心，郫縣東北熱島效應(yīng)最強。

從2009年到2013年，成都市夏季熱島范圍呈先下降后上升的趨勢。從地表溫度等級劃分中看出，2009年到2011年，高溫區(qū)和次高溫區(qū)的面積和比例變小，而2011到2013年，高溫區(qū)和次高溫區(qū)的面積和比例變大。

2009年到2013年，從成都市夏季地表溫度轉(zhuǎn)移矩陣可以看出，成都市夏季地表溫度等級變化較大，占了95%以上，上升區(qū)和下降區(qū)變化基本持平，呈不穩(wěn)定狀態(tài)。

參考文獻：

[1] 薛萬蓉，王 靜，但尚銘，等. 內(nèi)江市城市熱島效應(yīng)時空演變特征遙感分析[J].四川林業(yè)科技，2012，33（2）：54-59.

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