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北京城市空间形态对热岛与干岛的影响

城市热岛；,城市干岛,空间形态,城市化

       在城市尺度上探究城市空间形态布局对城市热岛（UHI）与城市干岛（UDI）影响研究，对于城市规划中通风环境改善、生态宜居城市建设具有重要意义。以北京为例，利用2009—2018年高密度自动气象站逐小时气象资料和2018年NPP/VIIRS夜光卫星资料，用UHI、基于城乡比值法构建的比湿比（qr）等指标分别描述城市化对UHI和UDI的影响；利用2017年1:2000基础地理信息和Landsat8卫星资料，开展了北京中心城区建筑高度（BH）、建筑密度（BD）、建筑高度标准差（BSD）、容积率（FAR）、迎风截面积指数（FAI）、粗糙度长度（RL）、天空开阔度（SVF）、城市分数维（FD）等8个空间形态参数和植被覆盖度（VC）、不透水盖度（IC）、反照率（AB）等3个陆表参数的提取，并在城市尺度上开展了这些参数与UHI、qr之间空间相关性及变化影响研究。结果显示：

       （1）北京中心城区8个空间形态参数（BH、BD、BSD、FAR、RL、FAI、SVF和FD）之间均存在明显的空间相关性， FAR很可能决定了其他重要形态参数的空间分布；各空间形态参数与UHI也存在明显空间相关性，这种相关性随时间变化而变化，冬季时段强于其他季节，夜晚02时强于白天14时，大部分时段相关性排名前三的分别为SVF（-0.684）、FAR（0.634）和BD（0.628）。

       （2）2009—2018年北京中心城区年均、四季以及夜晚02时UHI均存在一个较为固定的形态，年均、白天14时、夜晚02时、春、夏、秋、冬四季UHI分别为1.81℃、0.48℃、2.77℃、1.50℃、1.43℃、2.16℃和2.17℃；8个空间形态参数在一年中大部分时段与UHI存在明显空间相关性，这种相关性在冬季强于其他季节，在夜晚02时强于白天14时，排名前三的分别为SVF、FAR和BD。空间形态参数已超越陆表参数成为UHI变化的重要驱动因子，11种参数对UHI变化的单独贡献为13.7%～63.7%，其中夏季、冬季和全年贡献最大的空间形态参数分别是BD（43.7%）、SVF（63.7%）和SVF（45.4%），贡献最大的陆表参数分别是VC（42.6%）、AB（57.1%）和VC（45.3%）；夏季、冬季和全年多个参数对UHI变化的综合贡献分别为51.4%、69.1%和55.3%，主导影响要素分别为BD、SVF和BD。

       （3）2009—2018年北京中心城区的比湿（q）为郊区的81%～114%，城市干岛（UDI）效应和城市湿岛（UWI）效应常年并存。最大 UDI 出现在秋季白天，最大 UWI 出现在冬季夜间。UDI效应容易出现在VC<11%、IC>85%、BH>15m、BD>24%的区域，而UWI效应更可能出现在VC>35%、FAR<0.3的区域。4个城市空间形态参数（建筑高度 BH、建筑密度 BD、容积率FAR和天空开阔度SVF）和2个陆表参数（植被覆盖度VC和不透水覆盖IC）对不同时间段qr空间变化的贡献为6.2%~33.5%，其中VC最大（33.5%），其次是BD（31.9%）和SVF（29.9%）， 影响年均qr的主要因素是BD，贡献率为18.9%。与城市化参数相比，UHI 更为重要，对 q 变化的贡献可达 35.7%。结果表明，这些空间布局参数不足以解释q的大部分变化，还需要考虑更多的其他参数。