成都市夏季热岛效应动态变化研究

张微 程武学

摘要：利用MODIS温度产品，计算出成都市2009 — 2013年的夏季地表温度，并通过对其进行分等，划分出热岛区域，通过建立转移矩阵的方法对其进行研究，从而得出成都市夏季热岛效应动态变化特点，成都市夏季热岛区分布区域从成片分布逐渐形成多个小的热岛中心；从2009 — 2013年，成都市夏季热岛范围呈先下降后上升的趋势；从2009 — 2013年，成都市夏季地表温度等级变化较大，占了95%以上，上升区和下降区变化基本持平，呈不稳定状态。

关键词：热岛效应；动态变化；夏季；成都市；MODIS

中图分类号：P463.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）04-0883-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.04.017

A Research on Dynamic Changes of the Summer Heat Island Effect in Chengdu

ZHANG Wei，CHENG Wu-xue

（Key Laboratory of the Evaluation and Monitoring of Southwest Land Resources， Ministry of Education， Chengdu 610068，China）

Abstract：Using MODIS temperature product， calculated surface temperature in summer in Chengdu from 2009 to 2013. And using the method of classification， divided into heat island area. Based on this， built the transfer matrix to analysis its rule and obtained the Chengdu summer heat island effect dynamic characteristics. From 2009 to 2013， summer heat island range in Chengdu city showed a trend of decrease after the first increases. From 2009 to 2013， the change of the surface temperature in Chengdu city was large， more than 95%， the change of rising and falling area was essentially flat， and under inconsistent state.

Key words：UHI effect（Urban heat island effect）；dynamic change；summer；Chengdu city；MODIS

城市热岛效应（Urban heat island effect，UHIEs或UHI）是指城市区域温度高于郊区温度的自然现象[1]。随着城区面积的不断扩大，城市热岛效应已经引起了广泛的关注，由于能源的不断消耗，城市中高大密集的建筑物越来越多，人类活动产生大量的热量，导致了热岛效应的产生。

根据基础数据的来源和研究方式划分，UHI的研究方法有气象资料法、布点观测法、数值模拟法和遥感法4类[2]。4种方法中，前3类方法基本上是离散点或纯概念的研究，很难真实、有效地扩展到面上，因而对于研究UHI的平面布局和内部结构等存在着很大局限性，难以对UHI做较深入的研究。卫星遥感具有观测范围大、时相多、速度快、动态性好、成本低、空间密度大等优点，可以弥补地面观测的不足，能够较详细地反映UHI的结构[1]。

选取了MODIS数据中的温度产品MYD11A2数据，经过了一些处理，得出2009、2011和2013年的成都市夏季地表温度情况，从而得出成都市夏季热岛面积，进一步研究成都市夏季热岛效应动态变化。

1 研究区概况

成都市位于四川省中部，四川盆地西部，位于102°54′E-104°53′E和30°05′N-31°26′N之间，面积12 390 km2。成都市管辖9个区，分别是武侯区、青羊区、金牛区、锦江区、成华区、温江区、新都区、青白江区、龙泉驿区，并包括6个县，分别是郫县、双流县、金堂县、大邑县、蒲江县、新津县，另代管4个县级市，邛崃市、彭州市、崇州市、都江堰市。成都市属于中亚热带湿润季风气候，具有冬暖、春早、无霜期长，四季分明，热量丰富的特点，年平均气温17.5 ℃左右，≥10 ℃的年平均活动积温为4 700～5 300 ℃，冬春雨少，夏秋多雨，雨量充沛，年平均降水量为1 124.6 mm，降水年际变化较小。成都市地势差异显著，西北高，东南低，西部属于四川盆地边缘地区，以深丘和山地为主，东部属于四川盆地盆底平原，主要由平原、台地和部分低山丘陵组成。

2 数据处理

2.1 数据来源

数据来源于MODIS数据温度8 d合成产品MYD11A2数据，根据遥感影像质量和数据来源时段，分别选取了2009、2011和2013年的6月和8月，共11期数据，数据时段比较合理。

2.2 数据处理方法

用成都市行政区域图与MYD11A2温度产品作掩膜处理，在ARCGIS中建模，用公式0.02×value-273.15算出各期数据地表温度，然后选取每年所有数据取平均值，得出成都市夏季2009、2011、2013年的地表温度，再此基础上作等级分类，从而划分出热岛区域。

3 成都市夏季地表温度概况

通过对2009、2011、2013年的遥感影像进行处理，得出这三年成都市夏季的地表温度分布（图1、图2和图3）。2009年夏季，成都市地表温度范围为25.49～40.75 ℃，温差为15.26 ℃；2011年夏季，成都市地表温度范围为24.73～40.81 ℃，温差为16.08 ℃；2013年夏季，成都市地表温度范围为23.76～39.92 ℃，温差为16.16 ℃。2009 — 2013年夏季，成都市地表温度总体范围集中在24.00～41.00 ℃，温差大致为15.00～16.00 ℃，2011年夏季高温最高，为40.81 ℃，2013年夏季高温最低，为39.92 ℃；2009年夏季低温最高，为25.49 ℃，2013年夏季低温最低，为23.76 ℃；成都市夏季温差最大的年份是2013年，为16.16 ℃，夏季温差最小的年份是2009年，为15.26 ℃。

4 成都市夏季热岛分析

4.1 成都市夏季热岛概况

把2009、2011、2013年成都市夏季地表温度按等间距法从低到高等分成五类，分别为低温区、次低温区、中温区、次高温区和高温区，如图4、图5和图6所示。由图4、图5和图6可知，高温区主要分布在郫县东北部附近，次高温区分布在成都市中部偏北地区，2009年最北部有一块次高温区分布，2011年次高温区比较破碎，2013年中部偏南次高温区与中温区夹杂分布。说明成都市夏季热岛区从成片分布逐渐形成多个小的热岛中心。

分别计算出成都市夏季各年份低温区、次低温区、中温区、次高温区和高温区的面积和所占比例（表2）。

通常，将温度等级分为5级时，认为高温区和次高温区能代表城市热岛范围[3]。从成都市夏季地表温度分类面积比例分布可以看出，2009年成都市热岛面积为4 552.93 km2，占成都市面积的37.97%；2011年成都市热岛面积为3 765.11 km2，占成都市面积的31.40%；2013年成都市热岛面积为4 840.99 km2，占成都市总面积的40.42%。从统计中可知，2011年与2009年相比，成都市夏季热岛面积下降了787.82 km2，比例下降了6.56%；2013年与2011年相比，成都市夏季热岛面积上升1 075.88 km2，比例上升了9.01%。由此可知，从2009年到2013年成都市夏季热岛范围呈先下降后上升的趋势。

4.2 成都市夏季热岛变化

用2011年成都市夏季地表温度减去2009年成都市夏季地表温度，可以得出2009 — 2011年的成都市夏季地表温度变化情况（图7），从而可以看出这段时间成都市夏季的热岛变化，其地表温度变化值在-5.13～5.45 ℃之间。

对成都市2011、2009年夏季地表温度变化作转移矩阵分析（表3），由图7和表3可知，从2009年到2011年成都市夏季地表温度等级无变化区面积为1 628.21 km2，占变化区总面积的2.33%；夏季地表温度等级上升区面积为33 983.19 km2，占变化区总面积的48.70%；夏季地表温度等级下降区面积为34 206.57 km2，占变化区总面积的49.02%。总之，2009年到2011年成都市夏季地表温度等级无变化区面积最小，夏季地表温度等级下降区面积最大。

用2013年成都市夏季地表温度减去2011年成都市夏季地表温度，可以得出2011年到2013年的成都市夏季地表温度变化情况（图8），从而可以看出这段时间成都市夏季的热岛变化。其地表温度变化值在-5.74～2.71 ℃之间。

对成都市2013、2011年夏季地表温度变化作转移矩阵分析（表4），由图8和表4可知，从2011年到2013年成都市夏季地表温度等级无变化区面积为2 206.68 km2，占变化区总面积的3.08%；夏季地表温度等级上升区面积为35 083.80 km2，占变化区总面积的48.97%；夏季地表温度等级下降区面积为34 359.13 km2，占变化区总面积的47.95%。总之，2011年到2013年成都市夏季地表温度等级无变化区面积最小，夏季地表温度等级上升区面积最大。

从以上分析可知，从2009年到2013年，成都市夏季地表温度等级变化较大，占了95%以上，上升区和下降区变化基本持平，呈不稳定状态。

5 小结

MODIS数据特别是MODIS温度产品在地表温度的动态变化中有重要的意义。由于它具有每天覆盖全国多频次观测的特点，所以对于研究一段时间之内的地表温度变化方便快捷时效性强。

从成都市夏季地表温度等级分布图中可以看出，成都市夏季热岛区分布区域从成片分布逐渐形成多个小的热岛中心，郫县东北热岛效应最强。

从2009年到2013年，成都市夏季热岛范围呈先下降后上升的趋势。从地表温度等级划分中看出，2009年到2011年，高温区和次高温区的面积和比例变小，而2011到2013年，高温区和次高温区的面积和比例变大。

2009年到2013年，从成都市夏季地表温度转移矩阵可以看出，成都市夏季地表温度等级变化较大，占了95%以上，上升区和下降区变化基本持平，呈不稳定状态。

参考文献：

[1] 薛万蓉，王 静，但尚铭，等. 内江市城市热岛效应时空演变特征遥感分析[J].四川林业科技，2012，33（2）：54-59.

[2] 彭少麟，周 凯，叶有华，等.城市热岛效应研究进展[J].生态环境，2005，14（4）：574-579.

[3] 王天星，陈松林，阎广建.地表参数反演及城市热岛时空演变分析[J].地理科学，2009，29（5）：697-702.