绿色景观格局对城市热环境影响的定量研究

城市复杂、脆弱、融和的特征使其成为人类-环境耦合系统的典型研究区域。本项目以东北典型园林城市绿色景观为研究对象，从人地系统互动的角度出发，依据格局-过程-功能的研究范式，立足多学科融合，结合系统动力学模型、定量遥感方法和地理信息系统空间分析技术构建绿色景观信息图谱，开展城市化过程中的热环境时空态势研究；辨析自然力及外界干扰对城市热环境空间结构的变更；分析系统对单因子的反馈作用；量化绿色景观影响下的城市地表温度非线性及突变特征，从而判断绿色景观发挥其"冷岛效应"的突变点。最后，综合以上研究，依据量化模型构建城市绿色景观的优化模式。该项目不但丰富了我国城市热环境与绿色系统研究的理论及方法体系，也提供了多尺度的研究思路；为寻求城市内部人地系统的协调与均衡发展，从而最大限度地减少人类活动对城市生态环境的各种影响与破坏提供了基本思路，对于实现我国环境治理、人居健康与经济协调发展具有重要的实践意义。

城市热量过度积聚作为城市化产生的微观环境异常问题，严重阻碍着城市的发展和宜居。城市中唯一生产者绿色景观的热调节服务功能研究是当前城市生态学领域的重要研究内容。本项目从人地系统互动的角度出发，依据格局-过程-功能的研究范式，以东北典型园林城市-长春市的绿色景观作为研究对象，基于构建的城市绿色景观概念框架，运用格网技术和半变异函数分析了城市绿色景观的格局特征，综合利用“植被-不透水面-土壤”模型，具有明确物理意义的线性光谱混合模型和实测数据等，获取了具有代表性的植被参数，深入分析了城市绿色景观的植被特征。同时，开展了城市化过程中的热环境时空态势研究，并从可控因子出发，基于主成分分析和空间回归分析探讨了城市热环境影响因子的贡献率，定量分析了绿色景观对城市热环境的影响，确定了绿色景观对地表温度影响的斑块面积和影响距离突变点。城市绿色景观格局的时空变化过程研究发现长春市绿色景观的格局特点是由中心点向外圆环状辐射，并且中心面积逐渐扩大连接成条带状。但是绿地属于多样性单中心的分布格局，这直接影响其生态服务功能的实现。城市热环境的时空态势及影响因素研究发现，长春市地表温度在空间上表现出不对称性，与城市扩展方向保持一致，而且随着城市不透水面面积和道路密度的增加，其高温区有增加的态势，城市绿地和水体对这种趋势具有抑制作用。城市绿色景观变化对地表温度影响的研究发现，绿色景观的地表温度较低，增加斑块形状复杂度，有利于绿色景观与周边景观的热量交换，缓解城市热岛效应。不同类型和组成的绿色景观因植被覆盖的不同降温功能差异显著。研究成果丰富了我国城市热环境与绿色系统研究的理论及方法体系，为城市绿色景观变化的热调节服务功能研究提供了科学参考，在优化绿色景观格局和城市宜居性方面具有实践意义。