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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着城市的发展，随着城市规模的高速发展和城市人口的急剧膨胀,因城市下垫面结构的急剧变化和城市人为热排放的迅速增加所引起的城市热岛效应已逐渐成为严重影响城市人居环境和居民健康的重要因素。城市热岛效应研究已成为城市气候和区域气候研究中的热点问题。国内自 20 世纪80 年代以来，北京、上海、南京、广州、成都等大城市对城市热岛的特点、演变规律、形成机制、缓解热岛效应措施等方面进行了大量研究，但城市热岛效应之间的关系和背景气候条件仍然没有很好的记录。中国幅员辽阔，有从热带到亚寒带，从雨林到沙漠的复杂的纬向气候变化，涵盖五大气候类型，因此，本研究旨在提高我们对地表热岛效应的时间变异性以及与背景气候关系的理解。本研究基于modis影像产品，对中国5个具有代表性的不同气候背景下的城市进行（1）系统地评估城市热岛效应的日变化和季节变化周期以及年际变化。（2）考察它们与背景气候的关系。

国内外研究现状

国外热岛效应研究进展

国外自20世纪50年代起，在航空遥感技术以及60年代卫星遥感技术在地物观测领域应用的帮助下，人们对气候的观测和分析能力大大提高了，这使西方发达国家在热岛研究领域有了飞速的发展。自从城市热岛效应被发现以来，国外学者对世界各大城市的热岛现象进行了研究。rao 首先利用热红外遥感来研究城市热岛, 他利用热红外数据研究了美国大西洋中部沿海城市地表温度分布模式。klysik等研究发现，气象条件对城市热岛效应有着重大影响，风速与云量是影响城市热岛效应的主要因子之一,晴空和静风时热岛效应是最强的,尤其是在夜间;除了风速、云量对城市热岛效应有影响外,kim等发现前一日的最大uhi强度与当日最大uhi存在正相关关系,而相对湿度与风速和云量的作用相似,均对uhi起着消弱的作用;城市热岛效应还受到天气尺度以及中尺度环流的重要影响。kim等认为汉城临近黄海,在夏季热岛效应受到海风的强烈影响。runnalls和oke(1998)也发现在加拿大的范库弗峰城市热岛强度受到海陆风环流的影响。gough研究发现安大略湖的湖面风使得多伦多市的热岛强度平均减少了0.8℃。

国内热岛效应研究进展

我国的热岛效应研究工作，真正起步和发展较快的时段是20世纪80年代。我国遥感技术在大气物理观测领域中的应用和90年代航空和卫星遥感技术的不断进步和发展，使城市热岛效应这一现象的观测和研究手段取得了长足的进步和发展。我国学者利用遥感技术对各城市的热岛效应进行了研究。1994年周淑贞等研究发现在我国大多数城市的热岛效应有明显的日变化,以夜间的热岛强度最大;且存在季节变化,以秋冬季节最强,夏季和晚春为最弱。周红妹等以遥感为主要监测手段，利用gis（gis，geographic information system.地理信息系统）空间分析技术，对城市热力分布特征和变化规律进行动态监测和综合分析。李延明等利用 tm 卫星热红外波段影像数据进一步研究了城市下垫面地物特征与热岛强度的定量关系。徐涵秋等以通过对厦门市城市热岛空间分布特征的研究，提出了不同时相的遥感热红外图像在研究城市热岛变化中的处理方法；陈云浩等利用tm热红外资料计算上海市亮温分布场；赵小艳等以1988年7月(tm)、 2002年8月(etm )、2006年5月(tm)三景图像，进行了南京市城市热岛效应时空演变分析；王茂新、覃志豪等众多学者就如何利用陆地卫星的热红外资料反演地表温度从技术方法上进行了深入探讨。2012年，拉巴次仁等用2010年12月到2011年11月拉萨市13个自动气象站的逐时气温观测资料以及同期modis地表温度数据,讨论了拉萨市城市热岛效应的时空分布特征。

2. 研究的基本内容

根据中国的五大气候类型选择北京、上海、兰州、拉萨、海口等五个城市分别代表温带季风气候、亚热带季风气候、温带大陆性气候、高山高原气候、热带季风气候区域的地表城市。

使用2003年至2015年5个城市在四个当地太阳时（即01：30,10：30,13：30和22:30）的数据——来自aqua/ terra modis 8天复合产品，空间分辨率 1公里（myd11a2和mod11a2）。

研究各自城市热岛效应的时空演变并进行对比研究，比较其热岛效应强度、热岛比例指数、日变化、季节变化、年际变化的变化特征，分析城市热岛效应与背景气候的关系。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案

1.1、计算热岛强度

加权平均热岛强度是描述热岛强度比较好的一项指标，选取它作为表征城市热岛强度的参数。它是依热岛面积指数法求取，即对建成区温度按面积进行加权计算，从微观上反映城市热岛强度总体情况。

4. 参考文献

[1] zhou d, zhang l, li d, et al. climate–vegetationcontrol on the diurnal and seasonal variations of surface urban heat islands inchina[j]. environmental research letters, 2016, 11(7):074009.

[2] peterson t c 2003 assessment of urban versus rural insitu surface temperatures in the contiguous united states: no difference foundj. clim. 16 2941–59.

[3] oke t, johnson g, steyn d and watson i 1991simulation of surface urban heat islands under‘ideal’conditions at night:2.diagnosis of causation bound.-layer meteorol. 56 339–58.

[4] arnfield a j 2003 two decades of urban climateresearch: a review ofturbulenceexchanges of energy and water and the urban heat island int. j. climatol. 231–26.