曹張馳，胡順起，朱義青，毛國榮，王慶華

（臨沂市氣象局，山東 臨沂276004）

城市化是人類社會發(fā)展的標(biāo)志，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人們的生活水平時，也帶來城市熱島、高溫?zé)崂撕统鞘袧釐u等生態(tài)環(huán)境問題。城市熱島效應(yīng)是城市人類活動對氣溫影響的突出表征，它對全球變暖的貢獻(xiàn)已經(jīng)引起廣泛關(guān)注，對城市熱島效應(yīng)的研究已成為當(dāng)今氣候、生態(tài)、環(huán)境問題研究中的新熱點(diǎn)[1]。城市氣候環(huán)境變化在很大程度上嚴(yán)重威脅城市的生態(tài)環(huán)境及人們的生存條件，也制約著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

Howard[3]在討論英國城市氣候時，最先提出“城市熱島效應(yīng)”的概念。T R Oke[4]利用動力學(xué)理論基礎(chǔ)，分析城市熱島效應(yīng)與城市大小之間的關(guān)系。早期的城市熱島效應(yīng)研究多采用以氣象站資料為基礎(chǔ)的城郊溫差法[5-6]。魯小榮等[7]通過對昌吉市和呼圖壁縣的氣溫資料統(tǒng)計(jì)分析，得到昌吉市隨著城市發(fā)展而產(chǎn)生的熱島效應(yīng)變化過程。而隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)快速發(fā)展，突破了傳統(tǒng)站點(diǎn)觀測地表溫度的局限性，遙感反演地表溫度的方法可提供一定時空精度的區(qū)域性監(jiān)測[8-12]。金麗娜等[13]基于FY-3氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)利用改進(jìn)的貝克爾“分裂窗”算法計(jì)算地表溫度，分析了西安市春、夏、秋三季的城市熱島總面積、強(qiáng)熱島面積和熱島比例指數(shù)。裴歡等[14]利用南京市7月的LandsatTM熱紅外數(shù)據(jù)，根據(jù)單窗算法反演得到南京市地表溫度，討論了南京市的熱島特征。應(yīng)用遙感技術(shù)監(jiān)測城市熱島效應(yīng)，并分析城市熱島成因和影響因子，是近年來城市生態(tài)環(huán)境研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。大城市的熱島效應(yīng)顯而易見，但是新發(fā)展的中、小城市的熱島效應(yīng)強(qiáng)度、變化特征及其影響卻鮮見研究分析。近年來中小城市化進(jìn)程的快速崛起，主城區(qū)和縣區(qū)的面積不斷擴(kuò)大，原以植被為主的下墊面逐漸被高儲熱性的建筑物所取代，大量周邊人口向城市聚集也造成人為排放溫室氣體的增加，目前臨沂市政府對城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)越來越關(guān)注。鑒于此，研究城市熱環(huán)境及其變化規(guī)律，對臨沂市經(jīng)濟(jì)社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。

本文利用Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演了兩景地表溫度和不透水層指數(shù)，對比分析城市發(fā)展帶來下墊面變化對城市熱島強(qiáng)度變化的影響。結(jié)合2005—2014年地面氣象站觀測資料，分析了臨沂市城市熱島強(qiáng)度變化的特征，討論經(jīng)濟(jì)、人口、用電量等城市化因子對其影響。

1 研究區(qū)概況

臨沂市（117°24′～119°11′E，34°22′～36°22′N）位于山東省東南部，地處魯南低山丘陵東南部，地勢西北高東南低，地近黃海，南臨江蘇，為“沂蒙山區(qū)”。臨沂屬于暖溫帶季風(fēng)區(qū)大陸性氣候，四季分明、光照充足、雨量充沛。全市總面積17 191.2 km2，總?cè)丝? 124萬人。其中市區(qū)建成區(qū)面積約為1 759 km2，人口數(shù)量為260萬人，是山東省面積最大和人口最多的地級市。2010年以來，臨沂市經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)快速發(fā)展，尤其是新城區(qū)的建設(shè)，改變了原來的農(nóng)田和林地等，具有不透水性質(zhì)的混凝土、柏油等城市地表迅速代替了原來的土壤，也加劇了城市熱島效應(yīng)的特征。

2 資料與方法

2.1 遙感數(shù)據(jù)及預(yù)處理

在選擇衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)時主要考慮研究區(qū)和研究內(nèi)容這兩個方面的需求，研究城市熱島效應(yīng)，需要用到對地溫?zé)崃枯椛涿舾械臒峒t外波段。Landsat陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)的空間分辨率為30 m，衛(wèi)星過境時間一般在北京時間11時左右，訪問周期為16 d，更適合城市和小區(qū)域的地表熱量空間差異分析。選取天氣晴朗，云量小于20%，數(shù)據(jù)質(zhì)量較好的Landsat5-TM和Landsat8-OLI衛(wèi)星數(shù)據(jù)。為了更好地對比下墊面變化對熱島效應(yīng)的影響，選取2005和2014年兩幅影像，這兩個年份在全球變暖的長期變化中是處于正常狀態(tài)的，時間分別為2005年8月12日和2014年8月3日。應(yīng)用遙感軟件ENVI對衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)，采取暗目標(biāo)法進(jìn)行大氣校正、利用1∶50 000地形圖對圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，選取50個地面控制點(diǎn)，對衛(wèi)星影像進(jìn)行幾何校正配準(zhǔn)。對兩條軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行影像融合，再按臨沂市行政區(qū)劃進(jìn)行區(qū)域預(yù)處理。

2.2 站點(diǎn)數(shù)據(jù)

選取2005—2014年臨沂市及下轄區(qū)10個國家地面氣象觀測站的歷史資料數(shù)據(jù)。包含夏季氣溫、降水及各站點(diǎn)的經(jīng)緯度信息和海拔等要素。對疑誤數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，并排除搬遷臺站或改造帶來的影響。對疑誤數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除后，整理成列，添加經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，載入ENVI軟件中賦予等經(jīng)緯度投影和坐標(biāo)，并作為感興趣點(diǎn)保存，用以提取反演結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證。此外，還使用了臨沂市行政區(qū)劃圖、臨沂市高精度地形圖、臨沂市氣候統(tǒng)計(jì)資料及臨沂市的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)等參考數(shù)據(jù)。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所（RADI）地理數(shù)據(jù)云平臺。地區(qū)生產(chǎn)總值、人口密度、用電消耗、房屋竣工面積等數(shù)據(jù)來自2018年臨沂市統(tǒng)計(jì)年鑒。

2.3 地表溫度遙感方法

相比站點(diǎn)觀測方法，利用衛(wèi)星遙感資料監(jiān)測地表溫度，具有良好的空間覆蓋度、時效性和動態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢。目前針對Landsat衛(wèi)星攜帶的TM和OLI傳感器，單通道算法是最通用最常見的算法。覃志豪等[15]以地表熱輻射傳導(dǎo)方程為基礎(chǔ)，通過近似假設(shè)，建立了適用于TM6反演地表溫度的單通道算法，該算法需要的參數(shù)包含地表發(fā)射率、大氣平均作用溫度和大氣透過率3個參數(shù)。即在大氣實(shí)時資料缺乏的情況下，可以從一個熱紅外波段的遙感數(shù)據(jù)中反演出平均的地表溫度。主要有熱紅外波段轉(zhuǎn)換為光譜輻射亮度、光譜輻射亮度轉(zhuǎn)換為地表亮溫、以及地表亮溫轉(zhuǎn)換為地表溫度3個步驟。因此，本文主要采用單通道算法。

輻射定標(biāo)在ENVI軟件中完成，對于TM6波段，定標(biāo)系數(shù)分別為1.24和15.30。對于OLI10波段，定標(biāo)系數(shù)分別為0.10和22.00。求出輻射量度后，用Planck公式計(jì)算亮度溫度，也可利用公式（2）計(jì)算獲得：

式中，Tb為亮度溫度。對于TM，K1=607.76 W/（m2·sr·μm），K2=1 260.56 K；對于OLI，K1=774.89 W/（m2·sr·μm），K2=1 282.71 K。大氣在熱紅外波段的透過率τ：0.90，L↑和L↓為大氣向上輻射亮度和大氣向下輻射亮度。NASA公布的網(wǎng)站可以根據(jù)成影時間和中心經(jīng)緯度查詢，以及其他的相關(guān)參數(shù)。

得到亮溫后將其轉(zhuǎn)換為地表溫度：

式中，Ts為地表溫度，Tb為亮溫，ε6為地表比輻射率，τ6為大氣透過率，大氣透過率為大氣平均作用溫度，a6和b6為參數(shù)系數(shù)。

利用混合像元分解方法來計(jì)算比輻射率，地物類型大致可以分為水體、城鎮(zhèn)和裸土3種。首先排除水體的影響，利用改進(jìn)的歸一化水體指數(shù)（MNDWI），可以將水體從地物中提取出。Sobrino等[16]假定地表是由裸土和植被構(gòu)成的，對于每個像元，計(jì)算歸一化植被指數(shù)（NDVI），當(dāng)NDVI＜0.2時，該像元被認(rèn)為完全由裸土組成；NDVI＞0.5時，該像元被認(rèn)為完全由植被組成，當(dāng)0.2≤NDVI≤0.5時，該像元被認(rèn)為是由裸土和植被的混合像元，公式如下：

式中，ε為地表比輻射率；εv為植被的比輻射率；εm為建筑物的比輻射率；pv為植被覆蓋度，由NDVI計(jì)算得到；dε為地表幾何分布和內(nèi)部散射效應(yīng)。對于水平地表可以忽略，但對于非均質(zhì)和粗糙地表，該項(xiàng)必須考慮，由于臨沂地區(qū)存在丘陵山地，所以此項(xiàng)不可以忽略，其計(jì)算公式如下[8]：

2.4 不透水層指數(shù)反演方法

不透水層主要是指水體不能通過其下滲至地表以下的物質(zhì)，包括諸如屋頂、公共停車場等構(gòu)成的地表覆蓋[11]。通過城市中各種不透水層建筑材料所覆蓋的表面進(jìn)行分析，可以監(jiān)測城市中生態(tài)環(huán)境變化以及城市擴(kuò)展的狀況。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)的像元一般為混合像元，因此常利用子像元的光譜混合分析模型來分化地表類型。根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，將地表覆蓋分為水體，植被，不透水層這3種端元。通過改進(jìn)的歸一化水體指數(shù)將水體成分去除，在歸一化光譜反射率的基礎(chǔ)上，利用線性光譜混合分析模型（LSMA），計(jì)算3種端元在各個像元內(nèi)的百分比。公式如下：

式中，Rb是波段b某一像元的標(biāo)準(zhǔn)化反射率；Ri，b是波段b在該像元中端元i的標(biāo)準(zhǔn)化反射率；eb是差值；fi是某端元比例，通過最小二乘法求得，各個端元的比例之和為1。

植被覆蓋度是單位面積內(nèi)植被的垂直投影面積，與不透水層指數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，可以根據(jù)三種端元的歸一化反射率來求解研究區(qū)的不透水層指數(shù)。根據(jù)植被覆蓋度Fr與NDVI的關(guān)系式：

式中，N為歸化植被指數(shù)NDVI，Nsoil為裸土或無植被覆蓋像元的NDVI，Nveg為純植被覆蓋像元的NDVI。

由于不透水面與植被覆蓋度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此引用不透水層率指數(shù)（即不透水層所占的比例ISA），來研究建筑物和硬化路面與城市熱島的關(guān)系。不透水層指數(shù)的計(jì)算如下：

2.5 熱島強(qiáng)度分級

2.5.1地面站點(diǎn)觀測的熱島強(qiáng)度

利用地面氣象站點(diǎn)觀測的氣溫研究城市熱島效應(yīng)是經(jīng)典方法，城市熱島強(qiáng)度由城市氣象站與郊區(qū)氣象站氣溫的差值（城郊溫差法）來確定。公式為：

式中，ΔTUHI為城市熱島強(qiáng)度；Tu為城區(qū)氣溫；Tr為郊區(qū)氣溫。

2.5.2遙感反演的熱島強(qiáng)度分級

熱島強(qiáng)度分級是根據(jù)公式（2）反演的地表溫度計(jì)算相對亮溫值R，再對R進(jìn)行閾值分割，劃分城市熱島等級（表1）。

表1 熱島等級劃分閾值

式中，Troi為研究區(qū)感興趣區(qū)像元平均值，感興趣區(qū)像元共50個，根據(jù)10個地面觀測站點(diǎn)經(jīng)緯度選取前10個，并選取該臺站周邊相近的一些站點(diǎn)，均勻分布。Ta為區(qū)域平均亮溫。

3 城市熱島強(qiáng)度變化特征

3.1 遙感地表溫度反演結(jié)果

由2005年8月12日和2014年8月3日衛(wèi)星資料的反演結(jié)果得出，81%區(qū)域的溫度分別集中在18～38℃和18～42℃。根據(jù)分布特征劃分溫度等級，得到（圖1a）。＞38℃的紅色區(qū)域主要分布于中心城區(qū)和各縣城中心，30～38℃分布在西北部和東南部，分布比較廣泛。25～30℃分布也相對比較廣泛，＜25℃分布在西北部山林區(qū)、水庫和北部被云層遮擋的區(qū)域。圖1b中42℃以上的區(qū)域主要分布于中心城區(qū)以及中心向西北、西南方向擴(kuò)散，另外各縣城附近也有較多零散分布。30～42℃區(qū)域主要附著在42℃區(qū)域附近。地表溫度25～30℃的分布比較廣泛，沒有聚集的現(xiàn)象。

圖1 2005和2014年臨沂市地表溫度衛(wèi)星反演圖

對比兩幅遙感影像的反演結(jié)果可以看出，從2005—2014年，臨沂市＞35℃高溫范圍是明顯增加的。2005年30～42℃區(qū)域主要分布在西北山區(qū)和東南農(nóng)田區(qū)，受農(nóng)作物植被覆蓋度較低影響，呈現(xiàn)弱熱島強(qiáng)度。而2014年，植被覆蓋度增加，未表現(xiàn)出弱熱島區(qū)。而弱熱島區(qū)主要集中在強(qiáng)熱島區(qū)附近，以及縣城以外的區(qū)域，尤其是向中心城區(qū)發(fā)展的道路沿線，呈現(xiàn)出較多零星分布的弱熱島區(qū)。到2014年臨沂熱島強(qiáng)度明顯擴(kuò)大，中心熱島區(qū)的最高溫度高出4℃。分別對兩期地表溫度反演結(jié)果取多個ROI感興趣區(qū)域像素點(diǎn)，求平均得到2005年Troi為26.2℃，2014年Troi為31.5℃。2005年Ta為24.3℃，2014年Ta為26.5℃。根據(jù)閾值劃分結(jié)果，2005年總體呈現(xiàn)為中等強(qiáng)度熱島，2014年總體呈現(xiàn)為強(qiáng)熱島。

3.2 精度驗(yàn)證

選擇與衛(wèi)星成像時間同期的站點(diǎn)氣溫資料與反演后所得區(qū)域結(jié)果進(jìn)行對比（表2），評估研究區(qū)地表溫度反演的有效性。根據(jù)站點(diǎn)經(jīng)緯度，提取地表溫度遙感反演結(jié)果的像元值，總相關(guān)系數(shù)分別為0.60和0.55，均通過0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。2005年8月12日各站點(diǎn)平均氣溫為31.6℃，2014年8月3日各站點(diǎn)平均氣溫為31.3℃。兩期反演結(jié)果平均溫度距平分別為0.9、2.5℃。站點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果和衛(wèi)星監(jiān)測結(jié)果是一致的，站點(diǎn)監(jiān)測統(tǒng)計(jì)結(jié)果反應(yīng)了2005—2014年臨沂市熱島特征隨時間的變化，兩幅衛(wèi)星資料主要從空間上進(jìn)行對比，體現(xiàn)了熱島特征在空間上的變化，從不同的角度說明熱島的變化情況，兩種資料互為補(bǔ)充。因此認(rèn)為兩次反演的地表溫度均滿足研究需求。

表2 站點(diǎn)氣溫和反演溫度對比 ℃

3.3 不透水層指數(shù)反演結(jié)果

臨沂市的中心城區(qū)，各縣城建成區(qū)，條帶狀的公路以及零散分布的農(nóng)村居民點(diǎn)，不透水層指數(shù)最大。不透水層指數(shù)與植被覆蓋度呈負(fù)相關(guān)，因此部分植被覆蓋度低的裸土較多的區(qū)域呈現(xiàn)為橙色（圖2）。

2005年8月12日臨沂市的不透水層指數(shù)呈中心聚集狀（圖2a），市中心建筑物較多，為城市的密集地帶，不透水層指數(shù)總體較大。隨中心城區(qū)向西南方向延伸，臨沂市城西，沿國道和京滬高速公路的不透水層指數(shù)也較高，部分地區(qū)如臨沂市羅莊區(qū)甚至有更高的趨勢。另外各縣城中心也表現(xiàn)出呈中心聚狀的高不透水層指數(shù)。臨沂市城區(qū)在沂河以東和沂河以北區(qū)域，有遞減的變化，伴隨著植被的增多，周圍水體的出現(xiàn)，不透水層率逐漸減少。2014年8月3日臨沂市不透水層指數(shù)高值區(qū)的區(qū)域明顯增多（圖2b），從中心城區(qū)向各個方向延伸，面積幾乎擴(kuò)大一倍。原來河?xùn)|和城北區(qū)也表現(xiàn)出了聚集狀的高不透水層指數(shù)。各縣城中心表現(xiàn)高不透水層指數(shù)，在原來植被覆蓋度較高的郊區(qū)，表現(xiàn)出分散的高不透水層指數(shù)，沿主要交通要道周圍也增加了很多高不透水層指數(shù)的分布。這些地區(qū)由于大量土地的開發(fā)，造成了不透水層大面積的增加。

圖2 2005和2014年臨沂市不透水層指數(shù)分布

對比圖2a和2b，可以看到當(dāng)不透水層指數(shù)＞0.8時，幾乎覆蓋了所有已開發(fā)的城市土地，包括低密度居住區(qū)、中密度居住區(qū)、高密度居住區(qū)以及商業(yè)中心區(qū)。因此，對ISA＞0.4區(qū)域進(jìn)行分類，ISA>0.8區(qū)域定義為城市用地，其中0.6～0.8區(qū)域定義為中密度區(qū)，0.4～0.6區(qū)域定義為低密度區(qū)[18]，并對這4種區(qū)域像元數(shù)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（圖3）。

圖3 2005和2014年臨沂市不透水層指數(shù)變化

2014年臨沂地區(qū)不透水層指數(shù)＞0.6的區(qū)域明顯增多，約占據(jù)了區(qū)域的另一半，這表明臨沂市建筑群的數(shù)量已占據(jù)了相當(dāng)大的比例。對比臨沂行政地圖，主要集中在北城新區(qū)、河?xùn)|區(qū)、羅莊區(qū)、沂水縣和莒南縣這5個區(qū)域。在5個區(qū)域內(nèi)，不透水指數(shù)都比較高，一般都在0.5以上。此外，在一些郊區(qū)中也存在較高的不透水層指數(shù)，這些地區(qū)由于城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域的土地的開發(fā)，大量工程、建筑群替代了原有的農(nóng)田荒地，造成了不透水層指數(shù)的增加。

3.4 地表溫度與不透水層指數(shù)的關(guān)系

對于不同類別計(jì)算其對應(yīng)的地表平均溫度，地表溫度因不透水層指數(shù)的變化而有較大差異（表3），且地表溫度隨著不透水層指數(shù)的增高而增高。2014年遙感反演的臨沂地區(qū)高密度城市用地的地表溫度比郊區(qū)要高16.3℃，考慮到成像時間為夏季早上，這一結(jié)果較有參考性。而低密度區(qū)到中密度區(qū)的地表溫度平均值的增量較大，這是因?yàn)殡S著城鎮(zhèn)建筑用地區(qū)地表密度的加大，使得平均地表溫度的變幅增大。伴隨著臨沂經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，加快了城市化進(jìn)程的擴(kuò)張，導(dǎo)致了不透水層指數(shù)面積明顯增多，這也使得原本一些郊區(qū)的溫度也急劇增加，如臨沂的北城新區(qū)、蘭山區(qū)、羅莊區(qū)、河?xùn)|區(qū)及周邊的大片區(qū)域，基本為新開發(fā)的經(jīng)濟(jì)區(qū)，下墊面幾乎都成為不透水層指數(shù)。這些不透水層指數(shù)的增加和植被覆蓋的減少，對城市的地表氣溫產(chǎn)生了很大的影響。

表3 2005和2014年臨沂市地表溫度與不透水層指數(shù)關(guān)系 ℃

4 城市化因子分析

4.1 城市熱島強(qiáng)度季節(jié)變化特征

采用2005—2014年站點(diǎn)資料，統(tǒng)計(jì)分析臨沂城市熱島強(qiáng)度季節(jié)變化特征。以臨沂站代表城區(qū)溫度，其余9個縣區(qū)地面氣象站代表郊區(qū)溫度，城市熱島強(qiáng)度（Urban Heat island Intensity，UHI）為城區(qū)與郊區(qū)代表溫度的差值，為了排除站點(diǎn)溫度波段的差異，溫度均取02時整點(diǎn)溫度，對每個季度進(jìn)行算術(shù)平均，按照四季和年平均氣溫來表示不同時間尺度的熱島強(qiáng)度。

結(jié)果表明，熱島強(qiáng)度隨時間總體呈現(xiàn)波動增加趨勢，2008年以前有輕微減弱趨勢，2008年以后呈增加趨勢。2005—2014年的平均熱島強(qiáng)度為0.61℃，2014年的熱島強(qiáng)度最強(qiáng)，達(dá)0.79℃，2007年最低，為0.48℃，此后在2009年又上升到0.64℃，2010年后臨沂熱島強(qiáng)度持續(xù)增高。四季的熱島強(qiáng)度變化，冬季最強(qiáng)，春、秋季次之，夏季較弱。

4.2 城市熱島強(qiáng)度與城市化因子的關(guān)系

城市熱島與城市經(jīng)濟(jì)規(guī)模、人類活動和能源消耗等方面密切相關(guān)。工業(yè)化、房地產(chǎn)開發(fā)、人口增長對城市熱島強(qiáng)度具有較大的影響，土地利用和城市發(fā)展模式的差異導(dǎo)致了城市熱島效應(yīng)的空間差異[21-22]。臨沂城市擴(kuò)展的主要表現(xiàn)方式是居住空間的增長，并伴隨著相關(guān)建筑用地的不斷增加，人口集聚和能源消耗。比熱容較小的沙地、人口密度大的城區(qū)和植被覆蓋較低的裸地是溫度值較高的土地類型[23-24]。因此，從地區(qū)生產(chǎn)總值、用電消耗、人口密度和房屋竣工增量面積這幾個城市化因子與城市熱島強(qiáng)度的相關(guān)性進(jìn)行分析討論。

以2005—2014年人均生產(chǎn)總值作為經(jīng)濟(jì)規(guī)模的代表參數(shù)，人均生產(chǎn)總值代表臨沂經(jīng)濟(jì)密度，并考慮用電消耗和房屋竣工增量面積的影響，將這4個城市化因子與熱島強(qiáng)度進(jìn)行多項(xiàng)式擬合。結(jié)果表明，城市熱島強(qiáng)度與這4個城市化因子的增量均呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.86、0.67、0.52和0.81。前期增速緩慢，后期增速較快（圖4）。其中建筑物面積增加與熱島強(qiáng)度增強(qiáng)密切相關(guān)，這與不透水層率面積的增加對城市熱島效應(yīng)的影響是相對應(yīng)的。2010年以前城市建設(shè)緩慢，2010年以后臨沂市新區(qū)快速建設(shè)，而縣區(qū)的城市擴(kuò)張速度相對減緩，導(dǎo)致2010年以后熱島強(qiáng)度的一個快速上升。

圖4 2005—2014年臨沂市年平均及四季熱島強(qiáng)度變化

5 結(jié)論

利用衛(wèi)星資料和地面氣象站點(diǎn)資料，結(jié)合地區(qū)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。研究臨沂市在2005—2014年城市下墊面熱環(huán)境和不透水層的變化，分析城市化進(jìn)程對城市熱島效應(yīng)的影響，得到以下結(jié)論：

（1）從衛(wèi)星監(jiān)測地表溫度的結(jié)果可知，2005年總體呈現(xiàn)為中等強(qiáng)度熱島，2014年呈現(xiàn)為強(qiáng)熱島。這兩年的結(jié)果均存在城區(qū)總體溫度高于郊區(qū)，熱量向中心聚集的現(xiàn)象，但2014年城區(qū)熱島的范圍更大，強(qiáng)度更強(qiáng)。從不透水層分布圖來看，城鎮(zhèn)建筑和硬化的路面有所增加，這與衛(wèi)星遙感監(jiān)測的地表溫度變化是一致的。

（2）2005—2014年臨沂市年平均城市熱島強(qiáng)度變化呈波動增長，四季熱島效應(yīng)的變化，冬季最強(qiáng)，春、秋季次之，夏季較弱。

（3）臨沂市城市熱島強(qiáng)度的相關(guān)因子包含經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素和人口增長因素，城市發(fā)展、人口增加所帶來的土地利用增加，土地覆蓋類型的變化和人類活動導(dǎo)致的能源消耗熱量增加是臨沂城市熱島強(qiáng)度增強(qiáng)的重要原因。