城市空间形态对城市热岛效应的多尺度影响机制-以上海市为例

With the rapid development of global urbanization and the further increased global warming, the extents and intensities of the urban heat island will be further intensified in the future. Urban heat island effect has become an important environmental problem that affects human survival and development in the 21st century. Therefore, it is a hot and frontier cross-scientific issue in the study of human geography and climatology to clarify the spatio-temporal variations of urban heat island intensity and its driving mechanism in multi-scales. This project will focus on Shanghai to collect long-term meteorological, socio-economic and high-rise buildings data, coupled with the heat island intensity, land use and land cover data extracted from Landsat satellite images in different typical periods and seasons, and urban morphological data such as building layout, building height, building density, and sky view factor extracted from high-resolution images and Google street views. Using historical statistics, meteorological observation, remote sensing monitoring and mathematical statistics, the spatial distribution and temporal evolution of urban morphology and urban heat island intensity in Shanghai are quantitatively characterized, and the driving mechanism of urban morphology on urban heat island intensity in different spatial scales (urban scale, local scale and micro-scale) is revealed. The research results will provide theoretical guidance for urban planning, livable city construction and climate change response and adaptation study.

随着全球城市化的快速发展和全球气候变暖的进一步加剧，未来城市热岛效应影响的范围和程度将进一步加剧，城市热岛效应也成为了21世纪影响人类生存发展的重要环境问题。因此，阐明城市热岛效应的时空变化特征，揭示多空间尺度下的形成机制是人文地理学和气候学研究的热点和前沿交叉科学问题。本项目拟以上海市为研究对象，通过收集长期气象观测、社会经济和高层建筑数据，耦合典型时段不同季节Landsat卫星影像提取的城市热岛强度和土地利用数据，以及高分辨率影像和街景大数据提取的建筑布局方式、建筑高度和密度、天空视域因子等城市空间形态数据，综合运用历史统计、气象观测、遥感监测和数理统计分析等技术方法，定量表征城市空间形态和城市热岛强度的空间分布和时间演化特征及规律，揭示城市空间形态在不同空间尺度（城市尺度、街区尺度和街道尺度）对城市热岛强度的作用机制，为城市规划、宜居城市建设以及气候变化的响应与适应研究提供理论依据。

随着城市化的快速发展和全球气候变暖加剧，城市热岛效应及其不利影响也成为了21世纪影响人类生存发展面临的最重要环境挑战。因此，阐明城市热岛效应的时空变化特征及其影响机制，是应对全球气候变化和开展城市热岛效应缓解研究的基础和前提条件。项目以长三角城市群中心城市上海市为研究对象，收集上海市主要城市站和乡村站1960年以来长期气象观测以及社会经济和高层建筑、容积率数据，利用Landsat长时序卫星遥感数据解译1990以来城市地表温度、城市热岛强度和土地利用数据，以及建筑物高度等数据，开展城市热岛效应的多尺度变化特征及其影响机制研究。通过研究上海市城市空间形态的空间分布和时间演化，揭示了人口、GDP、土地利用等社会经济指标对城市形态空间分布和时间演化的驱动机制；通过长期气象观测数据和卫星遥感反演地表温度数据计算城市热岛强度，探讨上海市城市热岛强度的日、月、年及长期变化规律和空间分异，阐明了城市热岛强度多时间尺度变化规律及与其他气象要素间相互关系；耦合社会经济和城市建筑高度数据，揭示了多尺度下城市空间形态对城市热岛强度的影响机制；鉴于高温热浪等极端事件频次和强度的增加，其对城市热岛效应产生显著影响，阐明了高温热浪长期变化特征、高温热浪与城市热岛之间偶联关系。. 项目总共发表第一标注论文6篇，第二标注论文1篇，其中SCI论文2篇， CSCD论文5篇；项目负责人2022年由讲师晋升为副教授，并入选江苏第二师范学院优秀科研工作者。