城市地表热环境研究获新成果

　　天蓝地绿是宜居城市不可或缺的要素，如何在有限的土地资源内合理配置城市绿地,使其发挥最大的生态服务效应，是社会关注的热点问题。在国家自然科学基金项目等资助下，中国科学院地理科学与资源研究所副研究员匡文慧等基于红外测温仪、红外热像仪观测的地表温度、地表辐射、热通量涡度相关等观测数据和同步观测验证的Landsat TM、MODIS定量遥感反演数据，揭示了等级尺度城市地表结构热环境生态调控机制，日前出版的《地球物理学研究杂志》国际期刊刊登其最新研究成果，获得有关专家的好评。

　　 在量测城市等级地表结构与地表辐射和热通量之间定量时空关系，解释城市热岛形成的生物地球物理机制,揭示城市地表热环境形成机理基础之上，进一步在旧城区改造降温效应和城市地表热环境生态调控阈值方面取得了新的认知。解答了城市规划管理和生态环境要素之间如何衔接，城市绿地在空间上如何合理布局，究竟需要多大面积，北京城市相对高温区主要分布在何处等规划部门和社会公众关心的问题。

　　 城市规划更多关注城市功能区布局和城市绿化率。研究提出了针对不同规模城市各功能区内合理不透水地表比例红线的控制、生态绿地和水域蓝绿线调控的指标。应用多期高分辨率遥感图像和观测资料比较分析发现由于位于城市商业中心、国际机场、城市广场、高层住宅、低层住宅、绿地、水域功能区不透水地表、绿地和水域面积比例覆盖状态的差异导致城市地表温度以及短波、长波辐射和潜热、显热通量的差异特征，从而表现出不同等级强度的城市热岛效应。城市中心商业区、居住区以及飞机场不透水比例均高于70%，热岛效应相对较强；而城市公共绿地、水域以及郊区不透水比例均低于5%，热岛效应相对较弱。因此，城市规划和建筑楼盘设计当中针对城市生活空间、生产空间、服务空间和生态空间考虑制定相应的城市不透水地表红线和生态绿线调控阈值规划指标。

　　 在国际上首次报道了现代高层住宅区由于居住小区地表结构的差异与传统的低层住宅区相比对于城市热岛起到降温的作用，这一发现肯定了我国多年来在旧城区改造方面对城市局部热环境减缓所作出的贡献，强调在城市旧城区改造中要适当考虑绿地比率配置、建筑布局和形态设计。研究表明，城市绿地植被在热岛调控中，夏秋季晴空无地表积水状态下，当植被覆盖度大于60%时，绿地植被产生的潜热通量会大于不透水地表产生的显热通量，即波文比小于1。随着地表植被盖度的下降，热耗散强度呈指数增加，当植被覆盖度小于10%时，单位植被盖度的热耗散会超过公园绿地的两倍，这意味着在高密度的建筑区开展道路或小区绿化会发挥更大的城市生态服务水热调节作用。

　　 研究发现北京城市近10年来沿着5环到6环公路之间地区绿化隔离带建设、奥林匹克公园建设等一系列森林绿化工程建设对于减缓北京城市热岛起到了积极的作用。北京城区南部城市热岛强度整体高于城区北部，丰台区、首都机场、大栅栏等地区均是城市相对高温区。这些地区建筑材质因素、建筑密度以及部分工业区人为热源因素是城市热岛相对较强的主要原因。因此，建议政府应加强城市中心和城市建成区南部的绿化建设，以减缓城市热岛效应。

　　 建设低碳、绿色、生态与宜居城市，离不开城市规划以及生态调控理念的创新。基于多种科学观测手段，集观测实验、遥感反演、定量模型以及GIS空间分析，对发现的地理规律和机理机制进行多种观测手段的交叉验证和优势互补，构建了集格局—过程—机理—调控于一体的城市热环境调控观测模拟分析研究范式。提出了等级尺度城市地表结构与热环境调控新理念，揭示了等级城市空间结构与地表热环境之间互馈机理，自主研发了城市生态环境监测与应急预警信息平台，发现了城市及城市群热岛调控空间规划生态阈值指标。这项成果为城市热环境生态调控和人居环境改善提供了科学论证和解决途径，对于服务智慧城市建设具有重要应用推广价值。