城市用地扩张对气温观测影响的空间阈值及其热岛效应贡献分析

城市用地扩张是城市化的典型特征，开展城市用地扩张与气温变化关系的研究，将有利于重新认识和评估城市热岛效应。热岛效应对气温变化趋势的贡献具有争议性，我国是全球热岛效应研究关注的重点区域，相关研究仍需深入开展。本申请书详细分析了城市热岛效应研究相关进展。本项目通过遥感卫星数据获取地面气象站周围的城市用地信息，采用全国752个地面气象站的温度数据并予以均一性订正。首次建立和引入城市用地扩张指数作为城市化对气温影响的代用指标，该指标比其他城市化指标（如经常使用的人口指标）能更直接地反映城市地表下垫面的变化，并确定出站点周围城市用地扩张对气温观测影响的空间阈值。从不同空间尺度（局地、区域、全国）、不同时间尺度（年代际、年际、季节）综合分析不同温度指标（日/月/年平均温度，最高温度，最低温度，日温度变化）的热岛效应贡献，分析其变化原因，预测变化趋势，并与其他研究项目（采用其它指标）进行综合比较分析。

热岛效应对气候变暖趋势的贡献仍具有争议性，我国是全球热岛效应研究关注的重点区域。以往研究认为中国城市热岛效应对全国变暖的贡献显著（10-40%），然而本项目研究通过考虑城市化效应的影响范围，发现热岛效应对全国平均变暖的贡献可忽略不计（1%）。本项目根据遥感观测的土地利用数据，计算的中国城市用地面积仅占全国的 0.6%。本研究采用土地加权法（根据城市和农村面积大小分别赋予城市站和农村站权重）重新估计了中国过去60年的变暖趋势，新估计的变暖趋势要低于以往估计。这是因为我们在计算区域平均气温时加权平均了城市站气温和农村站气温，这样得到的区域平均升温幅度比以往估计大大降低，且仍包含热岛效应，但是热岛效应的贡献是非常小的。