Page 241 - 《高原气象》2021年第5期

第 40 卷 第 5 期 高 原 气 象 Vol. 40 No. 5
2021 年 10 月 PLATEAU METEOROLOGY October，2021

朱浩楠，刘晓冉，孙佳，等，2021. 基于遥感和数值模拟的重庆海绵城市热岛效应分析［J］. 高原气象，40（5）：1202-1212.
ZHU Haonan，LIU Xiaoran，Sun Jia，et al，2021. Evaluation of the Urban Heat Island Effect of Sponge City in Chongqing using
Satellite Remote Sensing Data and Numerical Simulation［J］. Plateau Meteorology，40（5）：1202-1212. DOI：10. 7522/j.
issn. 1000-0534. 2020. 00089.

基于遥感和数值模拟的重庆海绵城市

热岛效应分析

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朱浩楠 ，刘晓冉 ，孙 佳 ，周 杰 ，程炳岩 ，张 宁 3
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（1. 重庆市气候中心，重庆 401147；
2. 重庆市气象科学研究所，重庆 401147；
3. 南京大学大气科学学院，江苏 南京 210093）
摘要：为探索海绵城市规划对城市热岛效应的减缓作用，利用 MODIS 地表温度资料，使用考虑了复杂
地形环境的城市聚类法构建热岛强度指数，对比分析采用海绵城市规划的新城区与无海绵城市规划的
老城区以及无海绵城市规划的新城区间的热岛强度时空变化差异；同时，进一步通过多尺度数值模拟进
行了海绵城市规划、传统城市规划和在传统规划基础上单纯增加平均绿化率等三种土地利用规划方案
的敏感性试验。结果表明，采用海绵城市规划的新城区其热岛效应主要来自周边城市的热岛辐射，且相
对于传统城市，其平均热岛强度更小、强热岛增长趋势相对缓和。数值模拟试验表明，海绵城市通过更
合理的土地利用空间布局，相比另外两种规划方案较好地降低了近地面气温并改善了局地通风环境，最
终起到减缓热岛效应的作用。
关键词：海绵城市；热岛；卫星遥感；数值模拟
文章编号：1000-0534（2021）05-1202-11 中图分类号：P463.3 文献标识码：A
DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2020. 00089

1 引言 季节。赵亚芳等（2017）研究表明，MODIS 遥感数
据质量受大气稳定度的影响，但在各类稳定度条件
城市热岛效应是指城市气温明显高于郊区的现
下 ，城 市 下 垫 面 气 温 始 终 高 于 其 他 下 垫 面 。
象（Oke，1982），其主要原因是城市建筑物、街道等
Schwarz et al（2011）利用多种热岛强度指数对 263
不透水面能吸收更多太阳辐射因此升温较快，且大
个欧洲国家展开分析，最后认为不同类型的指数会
量的人为热源对大气存在加热作用（张兆明等，
对分析结果产生较大影响，因此在研究时应当慎重
2005）。随着人类社会不断发展，城市热岛效应已经
选择。谢志清等（2017）利用夜间灯光遥感数据定
成为区域气候变化的重要因子，对局地高温热浪事
件（谢志清等，2015）、城市居民舒适度（Steeneveld 义了地区发展程度，从而建立城市规模与热岛强度
et al，2011）等产生了重要影响。 的时空关系，最终认为城市群的发展已经改变了长
目前利用观测数据对城市热岛效应的研究方 江三角洲区域极端高温事件空间格局。Rozenfeld
法已较为成熟。乔治和田光进（2015）利用 MODIS et al（2008）在研究城市人口增长时提出了城市聚类
卫星地表温度产品和同心圆法分析了北京市的热 法（City Clustering Algorithm，CCA），对城市和非
岛足迹，发现夏季热岛足迹扩展趋势显著大于其他 城市进行划分；Peng et al（2012）和 Zhou et al（2013）

收稿日期：2020⁃03⁃23；定稿日期：2020⁃10⁃28
资助项目：重庆市悦来新城海绵城市建设科研项目［城科字 2015第（2-10）号］；重庆市气象局开放式研究基金项目（KFJJ-201702）；重庆
市气象局智慧气候应用创新团队项目（ZHCXTD-201916）；能源与水气候变化影响评估（2018YFE0196000）
作者简介：朱浩楠（1991-），男，四川眉山人，工程师，主要从事应用气候数值模式研究. E-mail：245825875@qq.com
通信作者：刘晓冉（1982-），男，河南洛阳人，正高级工程师，主要从事天气气候动力学研究. E-mail：liuxiaoran8283@126.com