【《不同土地覆盖类型对地表温度变化的影响分析案例》2600字】

不同土地覆盖类型对地表温度变化的影响分析案例基于之前的研究，可以得到各土地覆盖类型的温度特征及其变化规律，但并不清楚这些地类对地表温度变化的影响，因此选取数据质量相对最好且年份最新的2019年为研究时间点，进一步更细致的探究各地类的分布对地表温度变化的影响。已有研究表明树木的冠层和树荫可以有效降低温度ADDINNE.Ref.{FE1CF37F-63C8-4CCB-9363-2AF50C02665B}[23,32]，而草地、农田等无冠层植被的降温效果相对于树木、灌木等有冠层植物来说并不明显ADDINNE.Ref.{8C3BA1E0-0574-4620-A4E7-AE31FA0AFD1C}[110,111]。故在此将之前分类中的植被进一步细分为植被1和植被2，其中植被1为草地、农田等无冠层植被所覆盖的区域，植被2则为林地、灌木等有冠层植被所覆盖的区域，据此更加细致的探究不同地类分布对地表温度变化的影响，分类结果如图1.1。进一步计算植被1和植被2的平均地表温度分别为31.2℃和30.11℃，均低于2019年研究区的平均地表温度32.11℃。之后对细分地类后的2019年土地覆盖分类结果重新进行精度验证，选取500个随机样点与最接近所使用数据成像日期的Googleearth图像进行比对，可知土地覆盖类型分类总体精度达到84%。图1.12019年土地覆盖分类结果（细分植被后）1.1不同土地覆盖类型对地表温度影响的识别方法 在此对研究区域进行划分，利用ArcGIS的生成渔网功能，将研究区划分为若干个网格，然后利用空间分析方法计算每个网格内各个土地覆盖类型的面积占比，并计算每个网格中的平均温度，汇总每个网格的地类占比和平均地表温度，利用数理统计方式分别对各地类占比与其对应网格的平均地表温度进行相关性分析，据此识别不同地类的分布对地表温度变化的影响。目前，已有部分研究采用了划分格网的方式从小尺度上对地类分布与地温的相互耦合关系进行了探索，但不同研究者对网格尺寸的设定仍有不同意见，如SongADDINNE.Ref.{201038C9-8601-4159-BF22-70A9BACEA9BC}[112]等在分析北京景观组成和地表温度间的相关性时发现660m×660m和720m×720m的网格较为适宜；MyintADDINNE.Ref.{0B807216-4FD3-4E43-8703-4795E69F9F8C}[57]等在分析沙漠城市美国凤凰城的不透水面和植被覆盖对气温变化的影响时得出使用210m×210m和270m×270m的网格尺寸能得到较好的结果；EstoqueADDINNE.Ref.{97B6773C-8570-4D23-880B-F251A44BA6CA}[113]等在对东南亚三个城市的景观组成和格局对地温变化的影响进行了分析之后，建议使用210m×210m和240m×240m大小的网格进行研究。基于对尺寸的争议，HouADDINNE.Ref.{859D8DFE-5EDE-4842-9E3B-395A3B6611F2}[111]等则选择了210m×210m、450m×450m和690m×690m三种尺寸对杭州温度变化与土地类型的耦合关系进行了分析，得出了较为理想的研究结果。据此，本文结合已有的研究经验以及研究区实地情况，选取210m×210m、450m×450m和660m×660m三种尺寸的网格，从不同空间尺度探究地类分布与地表温度变化的关系。1.2不同土地覆盖类型对地表温度变化的影响1）建设用地在三种不同大小的网格中，分别拟合了建设用地面积占比与平均地表温度的相互关系如图1.2。在210m尺寸的格网中，建设用地占比与平均地表温度显示出较强的相关性，R2为0.503（ρ<0.01），建设用地的分布能合理解释地表温度升高的现象。在450m尺寸的格网中，建设用地占比与地表温度的正相关性进一步增强，R2为0.650（ρ<0.01），而在660m大小的网格中两者的相关性进一步提升，R2达到了0.694（ρ<0.01）。由于建设用地主要为建筑、道路等人工不透水面，吸热能力强，因此与地表温度变化有强烈的正相关性，而且随着格网尺寸增加，相关性逐渐增强，说明建设用地是造成城市升温的主要因素之一，是一种具有热岛效应的土地覆盖类型。图1.2建设用地占比与平均地表温度拟合结果2）裸地分别对三种不同尺寸的网格中裸地的占比和平均地表温度进行了拟合分析如图1.3。结果表明，在210m尺寸的网格中，裸地占比与地温变化无明显的相关性，两者拟合结果的R2只有0.002（ρ<0.01），随着格网尺寸的增加，拟合效果也无明显变化，在450m大小的格网和660m大小的格网尺寸下，拟合结果的R2分别为0.001和0.004（ρ<0.01），说明裸地虽然是一种自身较热的土地覆盖类型，但它对地表温度的变化基本没有影响。图1.3裸地占比与平均地表温度拟合结果3）植被1对三种尺寸下植被1的占比与平均地表温度进行拟合如图1.4，可以看出，在210m、450m和660m的三种格网尺寸下，植被1的面积大小与地表温度变化均无相关性，R2分别为0.033、0.058、0.078，表明植被1作为被植被所覆盖的区域，虽然拥有比建设用地、裸地更低的温度，但是与地表温度的变化没有相关性，说明它不具有明显的降温效果。图1.4植被1占比与平均地表温度拟合结果4）植被2对植被2面积占比和平均地表温度的拟合结果如图1.5，可以看出，在210m大小的网格中，植被2的面积增加可以显著降低地表温度，与地表温度变化有显著的负相关性，R2达到0.473（ρ<0.01）。随着格网尺寸的增加，两者的相关性不断提升，在450m大小的网格中拟合结果的R2达到0.532（ρ<0.01），在660m大小的网格中这一数值进一步提升到0.564。可以看出，植被2除了自身拥有较低的温度之外，也可以显著影响地表温度变化，是一种具有降温效果的土地覆盖类型。图1.5植被2占比与平均地表温度拟合结果5）水体通过对水体面积比和平均地表温度进行拟合如图1.6，可以得出水体分布对地表温度变化的影响。在210m大小的格网中，水体面积比和平均地表温度呈显著的负相关性，R2为0.492（ρ<0.01），证明水体与植被2相同，是一种能有效降低地表温度的土地覆盖类型。而与建设用地和植被2不同的是，随着格网尺寸的增加，水体面积比和平均地表温度间的相关性明显下降，在450m大小的格网中，R2降低到0.395（ρ<0.01），而在660m大小的格网中，R2进一步降低至0.298，因此说明水体虽然可以显著改善城市热环境，但其影响范围相较于植被2可能更小。图1.6水体占比与平均地表温度拟合结果通过对不同土地覆盖类型的分布与平均地表温度进行相关性分析，可以得知建设用地、植被2和水体与地表温度变化有显著相关性，而裸露的自然表面和无冠层植物覆盖的地表无法对地表温度变化产生明显影响。其中，植被2这类拥有冠层的植物具有显著降温效果，而且随着格网尺寸的增加，植被2与地表温度变化的相关性会随之提升。相比之下，没有冠层的植被1无法像有冠层的植物阻隔太阳辐射而降低温度ADDINNE.Ref.{9AAB9B03-F5FC-4ACB-98A9-5990A2B3D886}[23,32]，对地表温度变化无法产生显著影响。因此，尽管植被1和植被2自身的平均地表温度均低于研究区整体的平均地表温度，但在研究他们对地表温度变化的影响时将两者统一划分为绿地进行分析可能是不够严谨的ADDINNE.Ref.{C60AE184-D98E-4C28-8436-5F7F5D898D87}[37,56]。水体的平均温度是所有地类中最低的，也具有降温作用，但随着格网尺寸的增加，水体的分布与地表温度的相关性逐渐降低，说明其降温效果可能不如植被2。这也可能与研究区大部分水体周围为高密度建成区有关，城市形态已被发现与水体降温效果有着潜在的联系ADDINNE.Ref.{09963580-F3A7-4EF9-9007-1B7A484FA106}[114]。人工不透水面长久以来已被证实是城市热岛效应产生的最主要原因之一ADDINNE.Ref