陈命男,马蔚纯,周立国,郑茂辉

(1.复旦大学环境科学与工程系,上海 200433;2.同济大学上海防灾救灾研究所,上海 200092)

城市热岛是一种城市公害,会给人类健康和社会经济带来不容低估的损失。目前研究热岛效应的方法主要有三种,分别为现场监测法、气象资料法以及遥感反演法。从遥感反演法而言,随着技术的逐步完善,许多算法已能将反演实际地温的误差控制在1 K以下;且多数遥感卫星的分辨率在1 000 m以下,适合在精细空间尺度上,定量化研究热岛效应;加上遥感卫星已有20多年的历史,还能在一定时间范围内对热岛效应进行多时段比较研究。因此,采用遥感技术研究城市热岛已成为国内外学者共同关注的热点领域。

Landsat5卫星是由美国宇航局在1984年3月1日发射进入预定轨道,发射历史较长;且热红外波段的分辨率为120 m×120 m,空间分辨率精度较高。针对Landsat5而言,目前常用的两种实际地温反演算法分别为覃志豪等人的单窗算法和Jimenez-Munoz、Sobrino的单窗算法。本文利用1997年、2000年、2004年以及2008年的T M图像,采用覃志豪等人的单窗算法反演出上海的实际地温。因为不同城市的热岛效应在形成机制等方面具有复杂性,目前国内遥感技术的研究主要集中在江苏省、浙江省的大中城市以及北京市,对上海这样一个热岛效应严重的国际化大都市,有必要采用遥感技术丰富其热岛效应的研究。

通过反演实际地温之后,发现上海中心城区有明显高于周围地温的热岛中心。从1997年、2000年、2004年和2008年4年来看,热岛面积在不断扩大,有将整个上海覆盖的趋势。

从1997年到2000年间,高温区主要由中心城区向西北方向扩张,即宝山区、嘉定区的方向。从2000年至2004年间,高温区的面积变化不大,但浦东新区扩张较大。而从2004年至2008年,高温区则向西南方向发展,即青浦区、松江区和金山区的方向。

图1 上海市中心城区热环境分布

而从热岛效应的强度来看,尽管上海的平均热岛效应比率在这四年内不断加大,但极端高温的区域则是越来越少,多数区域的热岛效应比率集中在平均值附近。表明上海的热岛中心在不断扩大的同时,其热岛效应的强度则在不断减弱。这也与上海积极进行城市化扩张,土地利用类型趋于同质化有关。