【SUSTAIN CITIES SOC】利用 ECOSTRESS 地表温度观测数据监测城市群地表城市热岛的日动态

以下文章来源于理解时空 ，作者常悦

由于全球气候变化和区域间变化的明显差异，区域尺度上的热风险需要特别关注。而以往的研究主要集中在单个城市的城市热环境或全球知名城市的特定区域，缺乏对区域城市热岛效应（SUHI）的系统性认识。随着全球城市化的持续发展，城市群已逐渐成为区域城市化的常见空间形式。美国宇航局最新发射的搭载于国际空间站的ECOSTRESS传感器可以在白天和夜晚不同时刻提供约400千米幅宽和70米空间分辨率的地表温度（LST）观测影像，与传统卫星/仪器相比，它具有比MODIS更高的空间分辨率，比Landsat和ASTER更大的幅宽和更频繁的记录，从而为区域SUHI 日内动态的研究提供了新的机会。本研究利用ECOSTRESS LST测量数据，调查了中国西北地区以西安为中心的城市群中不同规模、地理和经济条件城市的SUHI昼夜模式以及潜在的驱动因素。我们采用了简化城市范围（SUE）算法，以行政尺度划定城市和农村区域，以便为当地政策制定提供便利并促进SUHI结果的标准化和可比性。然后，我们分析了研究区域内城市间和城市内部SUHI在昼夜周期内的时空变异性，并分别在城市和像元尺度上揭示了SUHI与土地利用、人为活动和背景气候因子之间的关系如何随着昼夜周期的不同时间而变化。总的来说，本研究首次评估了ECOSTRESS LST在城市群中对城市热岛昼夜动态进行精细空间分析的能力，并开发了一种有效的区域热岛和城市气候研究方法，该方法可以在未来有更多可用ECOSTRESS数据时扩展到其它城市群。与之前研究相比，我们的研究结果在更高的空间（涵盖了多种城市规模和城市环境）和时间（涵盖了更多的昼夜周期时间点）尺度上提供了城市群SUHI特征的更完整图景，有助于推进对这些地区较少研究的城市热岛昼夜动态的理解。此外，侧重于行政单元的研究发现可以为当地提供更实际的热岛缓解措施，并支持未来的区域城市规划政策。最后，我们呼吁在不同气候背景和城市化阶段下进行更多的区域尺度上的系统性研究，从而帮助更好地应对日益变暖的未来，同时，中小城市的热暴露风险问题也应付诸更多行动。

参考引文

Chang, Y., Xiao, J., Li, X., & Weng, Q*., 2023. Monitoring diurnal dynamics of surface urban heat island for urban agglomerations using ECOSTRESS land surface temperature observations. Sustainable Cities and Society, 104833.

主要研究结果

研究结果显示，在昼夜周期内，研究区域内的不同规模城市受SUHI影响的程度存在差异。高SUHI强度不仅在大城市中观察到，在小城市中也存在，其中最大值可达约10℃。同时，城市间SUHI在上午晚些时候、中午和下午初期的空间变异性高于晚上、午夜和清晨。在区域尺度上也存在显著的城市热岛风险，例如中午和午夜附近的区域平均SUHI值较高。像元尺度分析表明，不同城市的热状况及其对区域热压力的贡献在不同的昼夜时间上有所变化。此外，背景气候、植被、城市不透水面和海拔对SUHI变异性的贡献在白天和夜晚、城市间和城市内存在明显的差异。最后，本研究进一步揭示了不同城市的城市植被和不透水面对城市核心区SUHI变化的调控存在差异。研究结果表明，在关中城市群的不同城市以及同一城市的不同昼夜时间，它们对城市内部SUHI空间异质性的影响存在差异。

Fig.1 研究区域SUHI强度的空间分布

Fig.2 不同时刻不同城市内部的SUHI异质性

Fig.3 植被和不透水面对不同城市内部SUHI空间异质性的影响及其日内变化

作者简介

常悦，香港理工大学土地测量及地理资讯学系博士后，主要研究方向为城市气候和城市热红外遥感。

肖劲锋，美国新罕布什尔大学教授。研究兴趣包括可持续性、全球生态学、遥感技术、陆地碳循环、地球系统模型、机器学习/人工智能以及人与环境的相互作用。特别关注气候变化对生态系统和社会的影响，人类活动如何改变生态系统并调节气候，如何减轻和适应气候变化，以及如何实现可持续发展。

李旭祥，西安交通大学教授。主要从事GIS在环境科学与工程中的应用、环境虚拟与分析、环境功能材料与技术、环境动态监测与评价等领域的研究。

翁齐浩，欧洲科学院外籍院士、 美国科学促进会（AAAS）‍会士、电气与电子工程师协会（IEEE）会士、美国地理学会（AAG）会士、美国摄影测量与遥感学会（ASPRS）会士、亚太人工智能学会（AAIA）会士，现任香港理工大学地理信息学和人工智能讲座教授、曾任美国印第安纳州立大学城市与环境变化中心主任和教授和美国航天局高级研究员。现为地球观测组织的全球城市观测和信息系统项目负责人并任《国际摄影测量与遥感学会期刊》（ISPRS J P&RS）主编。翁教授的研究侧重于遥感科学和技术在城市环境与生态系统中的应用、土地利用和土地覆盖的变化和城市化的环境效应等。

转自：“生态遥感前沿”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！