高原城市湿地是高原城市生态系统的重要组成部分,对维护高原城市的经济发展和生态环境建设具有重要作用,但目前针对高原城市湿地植被状况及其影响因素的研究较为缺乏.植被指数是评估植被状况的关键指标之一,通过比较高原城市湿地生态系统中不同植被指数评估地表植被状况,进而探究其对气候变化的响应,可为全球变化背景下高原城市湿地的修复和保护提供重要的参考价值.本研究以青藏高原拉鲁湿地国家级自然保护区为对象,利用Landsat系列影像数据计算2000-2020年植被生长季(5-9月)的归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)、比值植被指数(RVI)和植被覆盖度(FVC),通过趋势回归分析揭示过去20年拉鲁湿地3种植被指数和植被覆盖度的时空变化特征,并结合降雨量与温度数据探讨不同植被指数与二者之间的相关性.结果表明:(1)拉鲁湿地FVC整体水平较高,2000-2020年平均FVC为0.57,中部和南部FVC高于北部边缘区域,拉鲁湿地FVC增加区域的面积大于减少区域的面积,且以轻微增加(面积占比32.38％)的变化趋势为主;(2)拉鲁湿地NDVI和RVI反演结果相关性较高(R2=0.92,P＜0.01),且在监测拉鲁湿地FVC方面优于EVI,EVI对高植被覆盖度区域的植被生长状况变化更敏感,NDVI在反演拉鲁湿地植被覆盖中的效果最佳,适应性最高;(3)NDVI、EVI和RVI均与温度呈负相关,而与降雨量呈正相关,且温度对植被指数的影响更大.综上,拉鲁湿地国家级自然保护区2000-2020年FVC呈略微上升趋势,植被指数在空间上均表现为拉鲁湿地中部和南部数值高于北部边缘,NDVI在拉鲁湿地植被反演中的适应性优于RVI与EVI,温度对植被指数的影响大于降雨量,研究结果可为拉鲁湿地国家级自然保护区的保护与修复提供有效的科学依据和数据支撑.

城市热岛效应严重影响城市居民的日常生活和健康,而城市绿地被认为是缓解城市热岛效应、降低夏季城市地表温度的有效途径.本研究选定关中平原城市群的天水、西安、运城3市主城区为研究区,基于2021年7-8月的MODIS、Landsat 8和Sentinel-2数据反演地表温度、提取绿地信息,运用GIS空间分析、景观生态学和统计分析方法,探讨了绿地斑块的面积、形状特征及景观格局指数对降温效果的影响.结果表明:在不同城市化水平和不同尺度下,绿地斑块均有稳定降温效果;且随着城市化水平提高,相同绿地斑块的降温效果增强;相较于零散破碎、形状复杂的小面积绿地,连续集中、形状规则的大面积绿地有更好的降温效果,绿地面积达到10 hm2或面积周长比增加到3后,随着绿地面积增加、形状趋于规则,降温效果增强幅度变小.研究结果可为不同城市化水平区域的绿地规划提供科学依据.

水体热缓释效应研究对于缓解城市热岛效应具有重要意义.以长沙市30个典型水体为对象,基于改进的单窗算法得到地温反演数据,综合运用RS/GIS技术,采用样点图像分析和缓冲区分析等方法,探究景观特征对城市水体热缓释效应的影响及景观特征效率阈值.结果表明:降温面积比降温范围更合适作为研究水体热缓释的评价指标,降温面积和降温强度具有显著的季节分异特征;城市水体热缓释效应同时受到水体自身景观特征及周边景观配置影响,水体面积和植被面积占比是影响水体热缓释效应的主要景观特征,改变水体形状指数对于增强水体热缓释效应作用不明显;景观特征具有效率阈值且不同评价指标计算的效率阈值差异显著,以水体面积为例,夏季降温面积和降温强度计算的效率阈值分别为30和15 hm2,周长面积比、植被面积占比和建设区域与水体面积比的效率阈值分别为1.4、0.55％和11％;景观特征具有尺度效应,增加水体形状指数有助于改善湖滨区域热环境,而增大周长面积比使水体热缓释效应能服务城市更大范围.研究结果对于增强城市水体热缓释效应以及指导城市蓝色空间规划设计有一定的借鉴意义.

深入研究建成区扩张下的城市热环境的空间分异性,对于更好地认识城市热岛效应,改善城市生态环境具有重大意义.以西安市建成区为例,基于2005、2010及2016年3期Landsat遥感影像,采用线性光谱混合分析法提取建成区范围,利用热红外遥感影像反演地表温度来研究城市热环境的时空演变;在此基础上,基于城市热岛足迹与多维直方图的信息容量分析方法探究建成区扩张下城市热岛效应的影响范围变化及其空间分异性特征.结果表明:2005-2016年西安市建成区扩张强度剧烈,不透水性表面显著增加;城市建设加剧了西安市城市热岛强度和级别,致使高温区域增多并向外蔓延,逐渐呈现片状分布格局;西安市城市热岛足迹的空间分异性显著,从2005年至2016年城市热岛效应的影响足迹范围逐渐变小;信息容量能够反映城市扩张对城市热环境空间分异性的影响,研究期间西安市建成区内城市热岛空间分异性随着热岛强度增加变得更加复杂.

雄安新区是新近设立的国家级新区,如何在新区建设中坚持生态优先、绿色发展,是即将开展的新区规划必须考虑的问题.绿色生态规划离不开对规划区生态本底的清楚认识,离不开对规划结果的准确预判.因此基于2004、2015年的Landsat影像,采用遥感信息反演技术和RSEI遥感生态指数,评估了该区近11年来的地表不透水面、植被和水体三大覆盖类型的变化,并预测新区建设的生态效应及其对热环境的影响.结果表明,雄安新区近11年地表不透水面、植被和水体的面积虽互有增减,但变化强度都小于5％,总体开发强度不大,本底生态质量较好,稳中略升.定量分析表明,在该区的三大地表覆盖类型中,不透水面对区域生态和地表温度的影响最大.根据所获得的关系模型预测,新区的人口规划和面积方案将对区域生态质量和热环境产生影响,如果按新增不透水面面积占新区面积25％的比例来预测,它将使生态质量下降10％,地表温度上升1.1℃;但如果将不透水面比例控制在20％,则新区的生态质量反而上升3.6％,地表温度下降0.3℃.

该研究以福建省长汀县来油坑野外实验区为研究区,分析了微地形如何影响芒萁生长特征和土壤养分.结果表明:(1)芒萁斑块中的微地形面积比例顺序为脊部＜上坡＜中坡＜下坡＜沟谷,其中脊部面积比例为9.38%,上坡、中坡和下坡分别为18.55%、19.63%和22.71%,沟谷为28.43%.(2)所有芒萁生长特征包括高度、密度、地上生物量、地下生物量和总生物量与部分土壤肥力因子包括有机质、全氮(TN)、碱解氮(AN) 、速效钾(AK)和pH值在三种微地形(脊部、沟坡和沟谷)分别存在显著差异,并按自沟谷经沟坡到脊部的顺序分别趋于下降,而pH值反之.所有芒萁生长特征与部分土壤肥力因子(有机质、全氮、碱解氮、速效钾和pH值)分别呈显著正相关,基本上与部分土壤肥力因子(全磷、速效磷、全钾和＜ 2 μm 黏粒质量分数)分别无显著相关.(3)沟谷的地表温度和地下5 cm温度比脊部分别低3.51℃和1.65℃,而沟谷的地下5 cm湿度比脊部高约40%.(4)微地形对芒萁生长特征和土壤养分具有重要影响.在南方红壤丘陵区,应创建微地形尤其是沟谷以诱发芒萁群落演替,进而加速生态恢复进程.

城市热岛效应是一种常见的城市气候,影响着城市规划及人民的生产与生活.本文以成都市中心城区为研究区,通过采用Landsat 8 TIRS数据,运用劈窗算法反演成都市中心城区4个时间点的地表温度,并对热岛效应的时空变化及其与下垫面的关系进行了分析.结果表明:劈窗算法在无同步气象观测资料校正大气透射率的情况下精度达到1.6 K;成都市中心城区明显存在热岛效应,其面积约占中心城区面积的30％,且春夏季热岛效应的空间差异性较大;三环外热岛效应较三环内明显,武侯区和双流区之间始终存在一个温度高值区;夏季归一化差异植被指数(NDVI)与地表温度存在显著的负相关关系,这说明可以通过种植绿色植物来缓解城市热岛效应;夏季地表温度与改进的归一化差异水体指数(MNDWI)的相关性不如春季和冬季,因此,夏季用水体来缓解热岛效应可能收效甚微;归一化建筑指数(NDBI)与温度在4个时间点上均呈正相关,这说明人类活动是造成城市热岛效应的原因之一,NDBI是研究城市热岛效应的有效指标.

伴随着城市热岛问题的日益显现,关于不透水面与地表温度的关系研究成为热点.在遥感技术的支持下,以乌鲁木齐市主城区为研究对象,从不透水面出发,分别对不透水面类型、变化强度进行研究,探讨不透水面的时空变化特征.引入景观生态学理论,分析不透水面景观类型的空间格局及规律.以反演的地表温度为基础,分析了不透水面相关变量与地表温度的关系.结论如下:(1)研究区不透水面指数主要集中在0.3-0.7之间,占总面积的90％以上;(2)2000年以来,15.89％的区域不透水面指数连年下降,分布在主城区,20.07％的区域不透水面指数连年上升,分布在城市的郊区,增长区域的幅度主要集中在10％以下;(3)不透水面的景观类型多样性减弱,以中、高覆盖区为主,其中高覆盖区的聚集指数最高,高达87.71,不透水面类型斑块形状由复杂向规则化推移;(4)研究区地表温度,增温明显,2000年地表温度均值25.94℃,2016年地表温度的平均值高达35.51℃;(5)不透水面对地表温度影响,存在阶段性、正负相关的交替性特征,整体表现为“M”形状;(6)不透水面类型面积百分比、不透水面类型景观指数对地表温度的影响相对复杂、差异明显,不能从单一的不透水面覆盖分析对地表温度的影响.

选取闽江河口为研究区域, 通过对湿地表面温度 (LST) 的遥感反演, 并利用剖面分析和模型构建方法分析了城市化进程中河口湿地表面温度的扰动特征.结果表明: (1) 1993—2016年, 闽江河口地区的土地利用/覆盖发生显著变化, 湿地面积从37.00 km2减少到29.15 km2, 水域、林/草地、耕地面积减少, 建设用地面积大幅度增加; (2) 不同土地利用类型的地表温度具有显著差异, 建设用地和裸地对研究区的地表增温有显著的正贡献, 水域、林/草地和湿地表现为负贡献;随着湿地面积的逐步减少, 湿地表面温度扰动上升, 湿地降温效果减弱; (3) 城市的开发建设使得大面积的天然湿地转变为建设用地, 对湿地表面温度的扰动产生巨大影响; (4) 湿地表面温度与归一化植被指数 (NDVI) 、归一化水汽指数 (NDMI) 呈显著负相关, 与归一化不透水面指数 (NDISI) 呈显著正相关; (5) NDMI和NDISI对地表温度 (LST) 的影响相对较强, NDVI对LST的影响相对较弱.研究结果可为河口地区的湿地保育提供有益借鉴.

以福州主城区为研究对象,从时间和空间尺度两方面,基于Landsat遥感数据提取了土地利用类型,并在此基础上反演了地表温度,分析了城市化进程中城市绿色空间演化所引起的地表热环境效应特征.结果 表明:1993-2013年,福州市的土地利用/覆盖发生显著变化,城市绿色空间(林/草地、水体和湿地)面积减少,建设用地面积大幅度增加;不同土地利用类型的地表温度具有显著差异,建设用地和裸地对研究区的地表增温有正贡献,绿色空间表现为负贡献;不同绿色空间类型的降温差异明显,表现为水体＞湿地＞林/草地;不同绿色空间的演化过程产生了多样化的温度效应格局,绿色空间损失区引起的温差最为显著,交换区和扩张区引起的温差略高于不变区域;通过温度植被指数的模型构建,定量评估了不同绿色空间类型的演化方向与演化效应的关系.研究结果可加深对不同绿色空间类型对城市热岛效应缓解作用的认识,为河流沿岸城市不同的绿色空间保育提供有益借鉴.