京津冀城市群快速城市化进程中高温热浪效应及其对热岛效应的影响-基于不同等级城市的比较研究

In recent years, the urbanization process of China has entered a rapid phase with urban agglomeration as the pole of development. The coordinated development of the Jing-Jin-Ji Urban Agglomeration has become a major national strategy. The eco-environmental coercion brought by the rapid urbanization of the Jing-Jin-Ji Urban Agglomeration is particularly severe, yet research of the impacts of land use change on heatwave effects in urban agglomeration has not been well documented, and there is a lack of comparative studies on cities of different urban hierarchy. Based on multi-source data (such as remote sensing, meteorological observation, socioeconomic and field survey) via 3S technology and multi-source data mining and integration techniques, we will analyze the spatiotemporal patterns of heatwave effects, identify its inter-annual variability of frequency and spatial variation of intensity and distribution for cities of different urban hierarchy in the Jing-Jin-Ji Urban Agglomeration which owns a relatively complete urban hierarchy structure in China. Additionally, we will explore whether the impacts of heatwave on urban heat island varied with urban hierarchy and its landscape driving forces by analyzing the relationship between the variations of heatwave effects and the urban land use. Results of this study will help enhance our understanding of the ecological consequences induced by land use change in a rapid urbanized urban agglomerations, and especially could provide an important scientific support for achieving the coordinated development goal of the Jing-Jin-Ji Urban Agglomeration and formulating urban development strategies in order to mitigate climate change.

近年来，我国城市化进入以城市群为核心的快速发展阶段，京津冀城市群协同发展已成为重大国家战略，京津冀城市群土地利用变化带来的生态环境胁迫尤为突出，有关城市群土地利用变化对热浪影响的分析相对薄弱，缺乏针对城市群内部不同等级城市的比较研究。本项目拟以京津冀城市群为研究区，基于遥感、气象观测、社会经济和野外调查等多源数据，综合利用3S技术和多源数据挖掘整合手段，分析研究区快速城市化进程中热浪演变的时空规律，揭示其发生频次的年际变化以及不同等级城市热浪发生强度和空间分布的差异，并通过研究不同等级代表性城市的热浪与城市用地演变的关系，阐明城市热浪对热岛效应影响的城市等级效应及其景观驱动因子。研究结果将深化对城市群土地利用变化生态后果的认识，特别为实现京津冀城市群协同发展、制定应对气候变化的城市发展对策提供重要科学理论依据。

基于多时相土地利用数据，对京津冀城市群1978-2015年城市扩张特征进行了分析，京津冀城市群人口增长速度超过城市用地扩张，仅北京、承德、天津和张家口4个城市为线性关系。城市化水平不均衡性的变化趋势因城市的行政等级和城市间的相互影响而不同。京津冀城市群1978-2015年经历了快速城市化过程，城市人口增长和不透水表面增加，极大地影响了区域气候和植被生长，以北京为案例城市，分析了快速城市化进程中城市景观结构的变化，在模型方面，利用30米分辨率的京津冀城市群13个城市的土地利用数据，基于WRF_UCM进行了模拟。与174个气象台站的逐小时观测数据结合，构建了京津冀城市群高温热浪时空演变数据库，不同行政等级城市热浪对其热岛效应的影响存在差异，城市等级较高的城市，高温热浪对热岛效应的增强明显，行政等级较低的城市间增强效果存在差异。本研究以具有重要国家发展战略意义的京津冀城市群为研究区，基于遥感、气象观测、数值模拟、社会经济数据，通过3S技术和多源数据整合手段，揭示了我国城市群高温热浪对热岛效应影响的城市等级效应，为实现京津冀城市群协同发展、制定应对气候变化的城市发展对策提供重要科学理论依据。