【摘要】：我國自改革開放以來經(jīng)歷了快速的城市化進(jìn)程,城市熱島效應(yīng)和大氣污染成為當(dāng)前城市地區(qū)普遍存在的環(huán)境問題,由于兩者能夠影響當(dāng)?shù)�、區(qū)域以及國家尺度的氣候和生態(tài)進(jìn)程,并且嚴(yán)重危害人類的身體健康及社會(huì)的發(fā)展。因此近年來關(guān)于城市熱島與空氣質(zhì)量的問題,正成為科學(xué)家、政府決策者和普通民眾關(guān)注的熱點(diǎn)問題。研究基于2004-2016年土地利用/覆蓋變化(LUCC)數(shù)據(jù)、地表溫度(LST)數(shù)據(jù)、植被覆蓋數(shù)據(jù)、地面空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)及其他輔助數(shù)據(jù)(如地表高程數(shù)據(jù)、夜間燈光數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)),采用區(qū)域統(tǒng)計(jì)、相關(guān)性分析、回歸分析、全局和區(qū)域空間自相關(guān)Moran’s I分析、探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA)、普通最小二乘(OLS)、空間滯后模型(SAR)、空間誤差模型(SEM)和地理加權(quán)回歸(GWR)模型等方法。定量化研究中國全局、區(qū)域和城市尺度的四季晝夜地表城市熱島強(qiáng)度UHII(Urban Heat Island Intensity)、空氣質(zhì)量及大氣污染物的時(shí)空分布特征,分析了城市熱島和空氣質(zhì)量的時(shí)空演變規(guī)律,影響因素及相互關(guān)系。主要研究結(jié)論有以下幾個(gè)方面:(1)2016年中國晝夜UHII的時(shí)空分布格局顯示,在白天,我國東南部地區(qū)(包括東北、華東及華南)的UHII高于北部地區(qū)(包括華北和西北地區(qū)),但是夜間卻相反,北部地區(qū)高于南部地區(qū),并且晝夜UHII存在明顯的季節(jié)性特征。2016年全國以顆粒物污染為主要污染物,中國南方地區(qū)城市的空氣質(zhì)量好于北方城市,華北平原空氣質(zhì)量最差,大城市NO_2和O_3濃度較高。SO_2超標(biāo)現(xiàn)象多以煤炭消耗高的省份(如山西,山東和遼寧等地)為主。(2)城市熱島和空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)均具有顯著的空間自相關(guān)性,利用不同空間回歸模型分析了城市熱島和空氣質(zhì)量兩者與影響因素之間的關(guān)系。結(jié)果顯示,GWR模型的擬合度高于其他空間模型。城市形態(tài)與城市熱島和空氣質(zhì)量之間密切相關(guān),城市地區(qū)平均斑塊的面積越大,連接度越高,城市形狀越復(fù)雜,城市地區(qū)的UHII越強(qiáng),平均大氣污染物濃度越低。城市化各指標(biāo)與NO_2濃度之間的關(guān)系最密切,其中經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度與NO_2濃度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系,人口密度較大的城市顆粒物污染較嚴(yán)重。(3)2004-2016年間,我國31個(gè)主要城市的晝夜UHII均沒有明顯的變化,但地表溫度呈現(xiàn)明顯的上升趨勢,大城市的植被覆蓋度有所提高。城市地區(qū)白天地表溫度以0.06℃/年的速度增長,夜間地表溫度的上升速度快于白天,為0.09℃/年�？傮w上城市LST的上升與城市面積、人口規(guī)模及相應(yīng)的能源消耗增加有關(guān)。(4)2004-2016年間,31個(gè)主要城市空氣質(zhì)量呈現(xiàn)“較好—惡化—轉(zhuǎn)好”的趨勢,得益于環(huán)境保護(hù)政策的實(shí)施與植被覆蓋度的提高,大城市呈現(xiàn)明顯的好轉(zhuǎn)跡象,如北京、上海和廣州的空氣質(zhì)量有明顯的改善。本研究的創(chuàng)新之處在于,從國家尺度分析了我國城市熱島與空氣質(zhì)量的時(shí)空分布格局以及兩者的影響因素及時(shí)空變化關(guān)系;利用多源數(shù)據(jù)集及GWR模型從地域的角度對影響因素的空間分布關(guān)系進(jìn)行挖掘。目前該研究屬于一種新的理念,為后續(xù)對兩者之間關(guān)系的深入研究提供參考。綜上所述,本研究利用環(huán)境遙感和地面觀測等數(shù)據(jù),使用空間回歸模型的方法對我國城市化進(jìn)程下城市熱島和空氣質(zhì)量的時(shí)空變化及影響因素進(jìn)行綜合分析。城市地區(qū)是城市形態(tài)和城市人口、物質(zhì)和能量交匯的綜合體,對城市熱島效應(yīng)和空氣質(zhì)量有顯著影響。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、植被覆蓋度的提高和先進(jìn)技術(shù)的實(shí)施,城市化能夠?yàn)榫徑獬鞘袩釐u效應(yīng)和大氣污染提供技術(shù)和經(jīng)濟(jì)保障。本研究結(jié)果能夠?yàn)槌鞘幸?guī)劃、環(huán)境保護(hù)政策的制定及相關(guān)科研人員提供參考。
【圖文】：

研究區(qū)示意圖

華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文19圖 2. 2 地面空氣質(zhì)量監(jiān)測站點(diǎn)分布圖2.2.6 夜間燈光數(shù)據(jù)夜間穩(wěn)定燈光數(shù)據(jù)像元的燈光亮度表示全年平均燈光強(qiáng)度，其 DN 值范圍為0-63。來自美國軍事氣象衛(wèi)星（Defense Meteorological Satellite Program，DMSP）搭載的傳感器（OperationalLinescanSystem，OLS），夜間燈光數(shù)據(jù)用來作為城市發(fā)展強(qiáng)度指數(shù) (Elvidge et al.，2010)，由于數(shù)據(jù)的飽和像元問題，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，參照冪函數(shù)方程去除 DMSP-OLS 數(shù)據(jù)的過飽和像元方程，公式2-3 如下： × 公式 2-3式中
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X16;X51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2664966