曾勝蘭

成都信息工程學(xué)院高原大氣與環(huán)境四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610225

道路建設(shè)對成都市熱島效應(yīng)的影響

曾勝蘭

成都信息工程學(xué)院高原大氣與環(huán)境四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610225

熱島效應(yīng)是城市氣候最顯著的特征之一。土地利用方式及土地覆蓋的改變，如城市化和道路建設(shè)是導(dǎo)致熱島現(xiàn)象的重要原因之一。然而目前針對道路屬性（道路密度及類型）對城市熱島效應(yīng)的影響研究還較缺乏。本研究運(yùn)用2012年成都市不同時次（冬夏季）的遙感數(shù)據(jù)及城市道路交通專題圖，運(yùn)用3S技術(shù)探討道路密度對城市熱島效應(yīng)的影響以及不同類型道路對城市熱島效應(yīng)的熱貢獻(xiàn)。研究表明：（1）成都市熱島效應(yīng)明顯，市區(qū)地表平均溫度顯著高于郊區(qū)且熱島強(qiáng)度呈現(xiàn)夏強(qiáng)（3～4 ℃）冬弱（2.5～3 ℃）、夜強(qiáng)晝?nèi)醯奶卣鳌Ｈ臻g城市熱島效應(yīng)呈現(xiàn)多熱中心的分布模式，但冬夏季熱島中心位置不同。夏季日間熱中心位于城市的西南部和中東北部，最高可達(dá)32.66 ℃，而冬季日間城市的西南部地表溫度較高且熱中心主要分布于城市邊界地區(qū)，地表溫度超過16 ℃。無論冬夏，夜間城市熱島效應(yīng)均呈現(xiàn)環(huán)狀分布特征，即從城市邊緣到中心，地表溫度逐漸升高，夏季城鄉(xiāng)地表溫差高達(dá)4.37 ℃而冬季達(dá)到2.82 ℃。（2）成都市區(qū)道路呈現(xiàn)“圈層型+輻射型”分布模式，道路密度與道路的分布有關(guān)，城市南部及西南部的道路密度高于北部區(qū)域。（3）無論冬夏，道路密度與地表溫度正相關(guān)，但兩者相關(guān)性呈現(xiàn)晝?nèi)跻箯?qiáng)的特征，其中夜間相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.5左右。對熱效應(yīng)貢獻(xiàn)度指數(shù)、熱單元權(quán)重指數(shù)、區(qū)域熱單元權(quán)重指數(shù)3個指標(biāo)的分析都表明無論冬夏、無論晝夜，市區(qū)分布面積最廣的三級道路對城市熱島效應(yīng)的熱貢獻(xiàn)最大，其熱效應(yīng)貢獻(xiàn)度指數(shù)均在95%以上，其次是二級道路，各項熱效應(yīng)貢獻(xiàn)度指數(shù)為45%～80%。本研究結(jié)果將有助于未來城市建設(shè)和道路規(guī)劃，并為緩解城市熱島效應(yīng)提供理論支持。

城市熱島效應(yīng)；道路密度；熱貢獻(xiàn)；Modis；熱島強(qiáng)度

城市化進(jìn)程的加快在一定程度上加劇了區(qū)域性氣候變化（壽亦萱和張大林, 2012; 季崇平等, 2006）。從大量觀測事實(shí)來看，城市氣候特征可歸納為“五島”效應(yīng)，其中熱島效應(yīng)是城市中心溫度比郊區(qū)高的一種自然現(xiàn)象，它反映了城市化對區(qū)域氣候的影響（Manley, 1958; 孫天縱和周堅華, 1995）。城市熱島不僅引起城市的高溫，增加城市的能源消耗，更加劇了城市中的大氣污染，造成颶風(fēng)、暴雨、暖冬等災(zāi)害性天氣，城市熱島問題因而逐漸受到研究者們的關(guān)注（壽亦萱和張大林, 2012）。相關(guān)研究主要聚焦于兩個方面，一是對各城市熱島效應(yīng)現(xiàn)狀的分析，而近年來的研究表明，各地城市熱島效應(yīng)無論從強(qiáng)度還是范圍來看都有增強(qiáng)的趨勢（American, 1996; 白楊等, 2013; 但尚銘等, 2009; 申紹杰, 2003; 張保安和錢安望, 2007;張春桂等, 2011; 張建明等, 2012）；二是對熱島形成機(jī)制及影響因子的研究，相關(guān)研究結(jié)合遙感和地理信息技術(shù)探討城市各種土地利用類型對城市熱島效應(yīng)的影響（何報寅, 2010; 饒勝, 2010），其結(jié)果能夠?yàn)榫徑狻俺鞘袩釐u”以及未來城市規(guī)劃提供重要理論依據(jù)（彭少麟等, 2005）。

在針對土地利用改變對熱島效應(yīng)的影響研究中，城市公園（綠地）、工業(yè)用地、建筑用地、住宅用地等土地利用類型因具有斑塊面積大、易于識別和易量化的優(yōu)勢，因而在研究中獲得更多的關(guān)注（郭紅等, 2007; 趙紅霞和湯庚國, 2007; 周紅妹等, 2008）。近年來，在城市化和工業(yè)化的推動下，中國城市交通道路網(wǎng)蓬勃發(fā)展，道路亦成為城市重要的土地利用類型之一（Forman and Alexander, 1998；Forman等, 2002; Zeng等, 2011），然而目前針對道路對熱島效應(yīng)的影響研究相對較缺乏，研究主要集中于驗(yàn)證道路對城市熱島效應(yīng)的貢獻(xiàn)率，但結(jié)果卻不盡相同。部分研究認(rèn)為城市道路由大量的工程材料（如瀝青混凝土、水泥混凝土）構(gòu)成，其具有較高的吸熱率和較小的熱容量，因而它能夠吸收大量太陽輻射并迅速升溫，同時由于路面的非滲透性，導(dǎo)致水分蒸發(fā)對路面的降溫作用大幅度降低，這使得路面溫度顯著高于周圍裸土，所以通常道路被認(rèn)為是城市熱島效應(yīng)的正貢獻(xiàn)群體（Bennett, 1989; Lo等, 1997; 陳玉榮, 2008; 劉睿, 2003），而有的研究認(rèn)為合理布局道路不會導(dǎo)致城市熱島問題（王正心等, 1997）。同時研究者還指出道路對周圍環(huán)境及氣候的影響可能因道路屬性的不同而具有差異，如道路密度（布局）、道路類型（寬度、地面材料等）等，但相關(guān)研究較為缺乏（Forman and Alexander, 1998; Zeng等, 2012）。

本研究以城市化及其道路建設(shè)高速發(fā)展的西部城市成都為例，運(yùn)用2012年不同時次的遙感數(shù)據(jù)及城市道路交通專題圖，運(yùn)用遙感和地理信息技術(shù)探討城市道路建設(shè)對熱島效應(yīng)的影響。本研究圍繞2個方面展開討論：（1）成都市熱島效應(yīng)及道路交通現(xiàn)狀分析；（2）道路密度對城市熱島的影響以及不同類型道路（道路等級）對城市熱環(huán)境的貢獻(xiàn)。本研究結(jié)果將有助于未來城市建設(shè)和道路規(guī)劃，并為緩解城市熱島效應(yīng)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

成都（102°54′E～104°53′E和30°05′N～31°26′N）是四川省省會，位于中國內(nèi)陸四川盆地西部，龍門山東麓，龍泉山西麓，東西最大橫距192 km，南北最大縱距166 km，幅員面積12390 km2，耕地面積4320 km2，總?cè)丝?417.8萬。全市呈現(xiàn)9區(qū)4市（縣級市）6縣的格局。成都中心城區(qū)包括錦江區(qū)、武侯區(qū)、成華區(qū)、青羊區(qū)、金牛區(qū)5個區(qū)。

成都地區(qū)具有“春早、夏熱、秋涼、冬濕冷”的氣候特點(diǎn)，年均氣溫16 ℃，年降雨量1000 mm。成都地區(qū)氣候的另一個顯著特點(diǎn)是多云霧、日照短、空氣潮濕，因此，雖然夏季氣溫不太高（最高氣溫一般不會超過35 ℃），但卻顯悶熱；冬季最低氣溫一般大于-3 ℃（極端最低溫-6 ℃），陰天較多，空氣相對潮濕。成都雨季集中在7月和8月，冬春兩季干旱少雨，霜雪較少。全市極端最高氣溫為35.5～-37.7 ℃，普遍出現(xiàn)在7月；全市極端最低氣溫為-5.1～-3.6 ℃，大部分區(qū)市縣出現(xiàn)在12月，少部分出現(xiàn)在1月。

1.2 數(shù)據(jù)來源

對于城市熱島效應(yīng)的現(xiàn)狀分析，本研究選用MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品MOD11作為研究數(shù)據(jù)。MODIS（Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer，即中分辨率成像光譜儀）是搭載于Terra和Aqua兩顆衛(wèi)星上的傳感器，其相互配合每1～2 d可獲得整個地球表面共計36個波段的觀測數(shù)據(jù)，因此具有較高的時間分辨率。MOD11產(chǎn)品是美國NASA通過晝夜陸地溫度產(chǎn)品算法，在充分利用MODIS數(shù)據(jù)多波段的基礎(chǔ)上反演而成的2、3級數(shù)據(jù)產(chǎn)品。該產(chǎn)品屬于陸地標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，空間分辨率較高（1 km），8天合成數(shù)據(jù)能夠表征地表溫度和輻射率，從數(shù)據(jù)上看，該產(chǎn)品的精度好于通過分裂窗算法反演得到的地表溫度（王麗美等，2011）。此外，MOD11數(shù)據(jù)產(chǎn)品在制作的時候已對影像進(jìn)行過云檢測剔除的工作，因而在研究時可以直接使用影像數(shù)據(jù)而無需再做云檢測。本文選用2012年冬夏季共計2景MOD11A2數(shù)據(jù)對研究地?zé)釐u效應(yīng)的時空分布進(jìn)行分析。對于成都市道路交通分布的現(xiàn)狀分析，本研究選用中國基礎(chǔ)地理信息矢量圖中主要公路（shp格式）和省級行政區(qū)劃（shp格式）作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運(yùn)用Arcgis9.2軟件建立成都市道路交通專題圖以供后續(xù)分析。

1.3 遙感數(shù)據(jù)處理

首先運(yùn)用MODIS重投影工具（MODIS Reprojection Tool，簡稱MRT）對所選用的MOD11A2數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、重投影等預(yù)處理，重采樣方式選擇雙線性（Bilinear），投影方式選擇Lambert。本研究將考慮城市晝夜熱島效應(yīng)的差異，因而在數(shù)據(jù)處理過程中選用LST_Day_1 km、LST_Night_1 km（即日間和夜間地表溫度數(shù)據(jù)）兩個波段進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其次，運(yùn)用Arcgis 9.2軟件對經(jīng)過MRT處理后的影像按照成都市行政區(qū)劃作為邊界對影像進(jìn)行裁切，此時獲得的圖像即為成都市地表溫度影像，地表溫度由像元的亮度值表示。運(yùn)用亮度值與地表溫度間的定量關(guān)系，按照下列公式將像元的亮度值轉(zhuǎn)化為地表溫度值，單位為攝氏度（℃）。

地表溫度=像元亮度值×0.01-273.15 （1）

1.4 研究方法

本研究運(yùn)用地表溫度和熱島強(qiáng)度2個指標(biāo)對成都市熱島效應(yīng)的時空分布進(jìn)行討論。研究區(qū)域主要涉及成都市中心城區(qū)（五區(qū)）。地表溫度即根據(jù)公式（1）轉(zhuǎn)化而成的地面溫度，溫度的高低可由轉(zhuǎn)化后的圖像像元亮度值直觀表現(xiàn)。熱島強(qiáng)度是度量熱島狀況的重要指標(biāo)，即城市平均溫度與郊區(qū)平均溫度之間的差距。本研究利用全國縣界資料將成都市分為市區(qū)、郊區(qū)兩部分，利用ArcMap中的分類統(tǒng)計功能分別計算市區(qū)、郊區(qū)平均地表溫度，市郊平均地表溫度的差值即為該時次的熱島強(qiáng)度。

道路的密度（m·km-2）是衡量景觀中道路影響常用到的指標(biāo)之一（Forman and Alexander, 1998）。本研究運(yùn)用Arcgis9.2中空間分析技術(shù)中反距離加權(quán)法（inverse distance weighted插值法）建立成都市交通道路密度圖。

為探討道路密度與城市熱島效應(yīng)的關(guān)系，本研究運(yùn)用相關(guān)分析法。為討論不同等級道路對區(qū)域環(huán)境的熱貢獻(xiàn)，本研究首先將成都市區(qū)道路按照使用任務(wù)、功能和流量劃分為3個等級，即一級道路，二級道路，三級及其以上等級的道路。按照中國對道路的劃分，一級道路為汽車分向、分車道行駛，并部分控制出入、部分立體交叉的公路，主要連接重要政治、經(jīng)濟(jì)中心，通往重點(diǎn)工礦區(qū)，是國家的干線公路，平均晝夜交通量為150000～30000輛。二級道路是連接政治、經(jīng)濟(jì)中心或大工礦區(qū)等地的干線公路，或運(yùn)輸繁忙的城郊公路，一般能適應(yīng)各種車輛行駛，二級公路平均晝夜交通量為3000～7500輛。三級道路是溝通縣及縣以上城鎮(zhèn)的一般干線公路，通常能適應(yīng)各種車輛行駛，平均晝夜交通量為1000～4000輛，此等級道路還包括溝通縣、鄉(xiāng)、村等的支線道路。其次，運(yùn)用熱貢獻(xiàn)指數(shù)、熱單元權(quán)重指數(shù)以及區(qū)域熱單元權(quán)重指數(shù)3個指標(biāo)衡量不同等級的道路對城市熱島的貢獻(xiàn)。所謂熱效應(yīng)貢獻(xiàn)度（Hi）指不同溫度的道路對區(qū)域平均溫度的影響程度，即對區(qū)域熱環(huán)境的貢獻(xiàn)，計算公式如下：（2）式中，Tij為道路等級i中高于區(qū)域平均溫度的第j個像元的溫度，Ta0表示成像時區(qū)域的平均溫度（本研究指某年份的地表平均溫度），n0為道路等級i中溫度高于區(qū)域平均溫度的像元數(shù)量，N表示區(qū)域道路面積（用像元數(shù)表示），Hi′為初始熱效應(yīng)貢獻(xiàn)度，為了便于比較，研究進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化計算，從而得到不同等級道路的熱效應(yīng)貢獻(xiàn)度指數(shù)。熱單元權(quán)重指數(shù)D1表示高于平均溫度的道路等級其面積在本道路等級中所占的比重，區(qū)域熱單元權(quán)重指數(shù)D2表示高于平均溫度的道路等級占區(qū)域道路總面積的比重（劉宇等，2006），計算方法如下：

式中，n0表示道路等級i的面積。

2 結(jié)果與討論

2.1 成都市熱島效應(yīng)及道路建設(shè)現(xiàn)狀分析（2012年）

如圖1所示，成都市晝夜地表溫度具有不同的空間分布特征。日間城市地表溫度呈現(xiàn)多熱中心的分布模式，但熱中心的位置具有季節(jié)性差異。夏季日間，城市地表溫度最高可達(dá)32.66 ℃，最低溫度29.46 ℃。熱中心分別處于城市的西南部和中東北部。與城市相比，城市邊界（城鄉(xiāng)結(jié)合部）的地表溫度相對較低（黑色），大約29 ℃。冬季日間，城市的西南部和西部都呈現(xiàn)較高地表溫度，而熱中心分布于城市邊界地區(qū)，地表溫度大于16 ℃。無論冬夏季，夜間城市地表溫度都呈現(xiàn)環(huán)狀分布模式，即從城市邊緣到城市中心，地表溫度逐漸升高。夏季夜間，城市邊界最低溫度21.02 ℃，城市中心最高可達(dá)25.74 ℃。冬季夜間，城市中心地表溫度達(dá)到8.12 ℃。

圖1 成都市夏季、冬季城市晝夜地表溫度空間分布圖Fig. 1 The comparison of day and night surface temperature of Chengdu between two seasons

據(jù)調(diào)查，地表溫度的時空分布與成都市城市規(guī)劃息息相關(guān)。日間城市熱島呈現(xiàn)多熱中心的分布模式與城市高產(chǎn)熱的工業(yè)分布有關(guān)。隨著市場經(jīng)濟(jì)體制改革，城內(nèi)原有工業(yè)企業(yè)向郊區(qū)遷移，使工業(yè)呈現(xiàn)出多點(diǎn)分布，快速發(fā)展的格局。成都先后在郊區(qū)建立了成都高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、龍泉的成都經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)2個開發(fā)區(qū)（曾艷林，2010）。此后，城都對116個產(chǎn)業(yè)園區(qū)進(jìn)行整合形成了21個工業(yè)集中發(fā)展區(qū)，日間郊區(qū)的工業(yè)區(qū)耗能高，這種現(xiàn)象在冬季表現(xiàn)特別明顯。而到了夜間，部分工業(yè)停止運(yùn)行。熱中心逐漸從工業(yè)熱中心轉(zhuǎn)移到中心城區(qū)。近年來隨著成都城市化進(jìn)程與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐年提升，城市實(shí)體空間地域不斷向外圈層蔓延，城市空間結(jié)構(gòu)逐漸形成單中心圈層式結(jié)構(gòu)，這種空間結(jié)構(gòu)一方面使成都市的人口和各種經(jīng)濟(jì)要素不斷向城市中心區(qū)域集中，另外一方面隨著舊城及其道路交通的改造與更新，春熙路、紅星路、東大街等要重要道路使市中心區(qū)對高價值和人口具有更大的吸聚力，帶動了中心商務(wù)區(qū)逐漸形成，目前中心城區(qū)形成了中央商務(wù)區(qū)、人南科技商務(wù)區(qū)、金融城等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)聚集區(qū)（曾艷林，2010）。因此，夜間，城市呈現(xiàn)以城市中心為熱點(diǎn)中心的圈層式分布特征。

表1表明無論晝夜，成都中心城區(qū)平均溫度都高于郊區(qū)，夏季差值在3～4 ℃之間，最高可達(dá)4.37 ℃，冬季差值在2.5～3 ℃之間，最高可達(dá)2.82 ℃。隨著城市的發(fā)展，成都市對城區(qū)內(nèi)部進(jìn)行了大規(guī)模的改造，建筑密度增大，下墊面的性質(zhì)發(fā)生改變。城市建筑群、柏油路和水泥路面與郊區(qū)的土壤、植被相比，具有更大的吸熱率和更小的比熱容，因而使得城市地區(qū)升溫較快，并向四周和大氣中大量輻射，造成同一時間城區(qū)氣溫普遍高于周圍的郊區(qū)。此外城市熱島強(qiáng)度呈現(xiàn)夏強(qiáng)冬弱的格局。城市人造地面吸收的太陽輻射和能源利用不充分所排放的廢熱是導(dǎo)致熱島效應(yīng)的2大因素（彭少麟等, 2005）。一年中，太陽輻射呈現(xiàn)夏強(qiáng)冬弱的特征，城市人造地面（街道、屋頂?shù)龋┪盏臒崃恳嚯S太陽輻射強(qiáng)度的季節(jié)變化而變化，呈現(xiàn)夏強(qiáng)冬弱的特征（文曉航等, 2008）。另一方面，夏季成都濕熱，天氣悶熱，持續(xù)高溫，相反近年來冬季溫暖，夏季居民生活工作制冷耗能遠(yuǎn)多于冬季采暖的能耗，因此，夏季廢熱排放亦多于冬季。綜合兩方面因素造成成都熱島效應(yīng)呈現(xiàn)夏強(qiáng)冬弱的格局。此外，夜間熱島強(qiáng)度強(qiáng)于日間，這是由于城市的建筑群和柏油路面熱容量大，反射率小，因而與郊區(qū)相比，能夠有效的儲存更多的太陽輻射熱，據(jù)估算，城市日間吸收儲存的太陽能比郊區(qū)多80%（Forman and Alexander, 1998）。到了夜間，人造路面將儲存的熱量緩慢釋放，起到了保溫的作用，使得城市降溫緩慢，相反郊區(qū)降溫快，因此，城郊溫差大是造成城區(qū)內(nèi)熱島強(qiáng)度偏大的主要原因。

表1 2012年成都市冬夏城市晝夜熱島強(qiáng)度Table 1 The comparison of day and night heat island intensity in Chengdu between two seasons (summer and winter) in 2012

成都市區(qū)一共包含有6個等級的道路，呈現(xiàn)“圈層型+輻射型”分布模式。一級道路主要指成都的繞城高速，全長85 km，雙向六車道，是成都圈層型公路網(wǎng)的重要組成部分，也被稱為成都的“外環(huán)”，它與成都各條高速、主要干道相互連通，按照成都市的規(guī)劃，成都繞城高速已被標(biāo)識為成都市的四環(huán)路。二級道路主要指成都的三環(huán)路及與其相連的高速道路。成都三環(huán)路2002年10月正式通車，全長51 km，是成都市城區(qū)重要快速通道。全線共有互通式立交橋5座，部分互通式立交橋8座，跨線橋9座，并與成南高速、成灌高速、成雅高速、成樂高速連為一體。三級道路主要指成都的一環(huán)和二環(huán)路及成都市的主要交通干道。成都市的一環(huán)路全長19.38 km。1986年完成改擴(kuò)建工程，為雙向四車道（中間無隔離帶），主輔分離?，F(xiàn)為雙向六車道，有中央綠化隔離帶。成都市的二環(huán)路全長28.33 km，雙向四車道。4-6級道路廣泛分布于整個城市并與一級、二級、三級道路相互貫通，形成一張密集的交通網(wǎng)。三級以上等級的道路主要指貫穿于整個城市的各種類型的道路，包括街道及小巷等。圖2顯示，道路密度與道路的分布息息相關(guān)，道路分布密集的區(qū)域，道路密度高，成都市內(nèi)道路密度較高的區(qū)域主要分布于城市中心多條道路的匯集點(diǎn)。此外，城市西南部和南部的道路密度較高，而城市北部道路密度較低，這與城市發(fā)展的方向有關(guān)。

2.2 道路密度對城市熱島效應(yīng)的影響以及不同類型道路對城市熱環(huán)境的貢獻(xiàn)

圖2 成都市道路分布及密度圖Fig. 2 The spatial distribution of road in Chengdu and its density distribution

相關(guān)分析表明，道路密度與城市熱島顯著的正相關(guān)，但兩者的相關(guān)性存在晝夜差異。夏季夜間（r=0.53，t=178.49，n=450，P＜0.0001）地表溫度與道路密度的相關(guān)性高于日間（r=0.13，t=7.88，n=450，P=0.005）。對于冬季晝夜的分析亦得到了類似的結(jié)論，日間（r=0.10，t=4.37，n=450，P=0.037）地表溫度與道路密度的相關(guān)性低于夜間（r=0.47，t=124.02，n=450，P＜0.0001）。城市地表性質(zhì)的改變和人工熱源都是引起熱島問題的主要原因（壽亦萱, 張大林，2012）。日間，人工熱源的作用占主導(dǎo)，工業(yè)排放的廢熱使得區(qū)域溫度增加，因而日間城市多熱中心的分布模式與人工熱源的源地分布有關(guān)，而夜間，工業(yè)區(qū)的廢熱大量減少，此時地表性質(zhì)的改變成為誘發(fā)熱島的重要因素。夜間，道路將日間貯存的熱量緩慢釋放，從而延緩了城市中心地表溫度的降低。道路分布密集的區(qū)域，如市中心，釋放的熱量更多，從而使得城市中心成為熱島中心。從城市中心到郊區(qū)，道路密度降低，地表溫度隨之降低。

由表2可知，無論是夏季還是冬季，無論晝夜，三級及其以上等級的道路對區(qū)域熱環(huán)境的貢獻(xiàn)最大，其熱效應(yīng)貢獻(xiàn)度指數(shù)均在95%以上，其次是二級道路。從熱單元權(quán)重指數(shù)來看，三級道路以及二級道路的權(quán)重指數(shù)相當(dāng)，在大部分情況下，二級道路的熱單元權(quán)重指數(shù)略高。三級道路的區(qū)域熱單元權(quán)重指數(shù)最高，其次是二級道路，最后是一級道路。由表2可知，日間和夜間，不同等級道路對區(qū)域熱效應(yīng)的貢獻(xiàn)大小的高低排序不變，但數(shù)值上略有降低。

表2 2012年成都市區(qū)冬夏城市晝夜不同等級道路的熱貢獻(xiàn)Table 2 The thermal contribution of different type of roads in day and night in two seasons (winter and summer)

3 結(jié)論

（1）成都市不同季節(jié)城市晝夜地表溫度的空間分布特征不同。日間地表溫度呈現(xiàn)多中心的分布，且冬夏季熱中心位置不同，夜間兩個季節(jié)地表溫度都呈現(xiàn)環(huán)狀分布，從城市邊緣到城市中心，地表溫度逐漸升高。成都市區(qū)熱島效應(yīng)明顯，城市平均溫度高于郊區(qū)，且熱島強(qiáng)度呈現(xiàn)夏強(qiáng)冬弱，夜強(qiáng)晝?nèi)醯奶卣?。成都市區(qū)道路呈現(xiàn)“圈層型+輻射型”分布模式，道路密度與道路的分布息息相關(guān)，道路分布密集的區(qū)域，道路密度高。

（2）無論冬夏，道路密度與地表溫度正相關(guān)，但夜間兩者相關(guān)性高于日間。熱效應(yīng)貢獻(xiàn)度指數(shù)、熱單元權(quán)重指數(shù)、區(qū)域熱單元權(quán)重指數(shù)3個指標(biāo)的分析都顯示無論冬夏與晝夜，三級道路對城市熱島效應(yīng)的熱貢獻(xiàn)最大，其次是二級道路。

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The Effect of Road Construction on Urban Heat Island Effect in Chengdu

ZENG Shenglan

Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu Univesity of Information Technology, Chengdu 610225, China

The heat island effect is often one of the most evident characteristics of urban climates. Land use/cover changes such as urbanization and road building, are some of the most important factors that induce heat islands. Road properties, including road density and road type, may determine the magnitude of urban heat islands, but such effects have not previously been explored. In this study, we evaluated the effect of road density and the contribution of different road types on urban heat islands using multi-time (winter and summer) Modis data and city transportation maps with 3S technology. The results showed that: (1) The urban heat island effect in Chengdu was very apparent and of high intensity in summer (3～4 ℃) but weak in winter (2.5～3 ℃). During daytime, there was a polycentric pattern of heat island, and the central of heat island varied between summer and winter. In summer, the areas with the highest land surface temperature (32.66 ℃) was in the southwest and the central northeast part of the city. In winter, the land surface temperature in the southwest section of the city and at the city boundary was higher, oftern over 16 ℃. At night, there was a ring distribution pattern of the urban heat island both in summer and winter, and the land surface temperature decreased from the central of the city to the suburbs. The difference of the land surface temperature between the city and suburbs was 4.37 ℃ in summer and 2.82 ℃ in winter；（2）The road system in Chengdu showed a “ring and radiative” distribution pattern, and road density was closely related to the road distribution. The road density in the south and southwest part of the city was higher than that in the northern part；（3）Both in winter and summer, the land surface temperature was significantly correlated with road density, and the coefficient correlation was higher at night (r=0.5) than that in daytime. Thermal contribution index, thermal unit weight index and thermal unit weight index indicated that the third-class roads contributed the most to the urban heat island effect (＞95%), much greater than secondary road (45%～80%). These results are expected to provide critical information for decision makers and land managers for management of urbanization and road building, which may mitigate the urban heat island effect.

urban heat island effect; road density; thermal contrubution; Modis; heat island intensity

X16

A

1674-5906（2014）10-1622-06

曾勝蘭. 道路建設(shè)對成都市熱島效應(yīng)的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2014, 23(10): 1622-1627.

ZENG Shenglan. The effect of road construction on urban heat island effect in Chengdu [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(10): 1622-1627.

四川省教育廳科研項目（13ZB0075）；高原大氣與環(huán)境四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（PAEKL-2013-Y1）

曾勝蘭（1983年生），女，講師，博士，主要從事城市氣象研究。E-mail：denlan1228@163.com

2014-08-29