城市化進程的加快和人口密度提高已造成城市廣泛的熱島效應(yīng)。作為全球城市化的顯著特征，城市群已經(jīng)成為區(qū)域經(jīng)濟集中的必然產(chǎn)物以及工業(yè)化和城市化高度發(fā)展的高級空間組織形式，城市之間距離的減少甚至消失會顯著改變區(qū)域熱環(huán)境。因此，傳統(tǒng)的從單一城市視角分析熱島強度的方法已經(jīng)不適用于城市群熱島效應(yīng)評估，而應(yīng)該將城市群中所有城市視為一個整體，從區(qū)域的角度重新評估城市群熱島強度。另外，當(dāng)前研究強調(diào)城市熱島效應(yīng)驅(qū)動因子的影響大小，但這些驅(qū)動因子如何影響城市熱島強度的機制還不清楚，導(dǎo)致無法采取更有針對性的熱島緩解措施。

　　為此，“粵港澳大灣區(qū)城市群生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站”生態(tài)系統(tǒng)觀測與修復(fù)團隊將大灣區(qū)作為一個整體區(qū)域，以耕地地表溫度為參考溫度研究了2003-2017年粵港澳大灣區(qū)城市群區(qū)域地表熱島強度的時空格局，利用增強回歸樹模型分析了植被、氣候、地形、地表反照率、社會經(jīng)濟等潛在驅(qū)動因子對熱島強度的相對重要性和偏依賴關(guān)系，闡明了各驅(qū)動因子對城市群區(qū)域地表熱島時空變異的相對貢獻及邊際效應(yīng)。

　　研究發(fā)現(xiàn)，城市化具有明顯的增溫效應(yīng)，日間熱島通常比夜間具有更高的強度和更大的空間異質(zhì)性（圖1）。日間熱島強度的季節(jié)動態(tài)整體呈現(xiàn)從夏季到冬季逐漸降低的趨勢，夜間則相反，表明夏季日間和冬季夜間具有相對較強的區(qū)域熱島效應(yīng)。

　　圖1 粵港澳大灣區(qū)城市群區(qū)域季節(jié)/日夜熱島強度空間格局變化

　　研究還發(fā)現(xiàn)，無論年尺度還是季節(jié)尺度，森林覆蓋率和背景氣溫分別對日間和夜間熱島強度起主導(dǎo)作用（圖2）。除此之外，不同季節(jié)的熱島強度還主要受其他因子影響：對于日間熱島，其他主要因子包括夏季的人為熱排放和降水、過渡季的人為熱排放和地形、冬季的氣溫和地表反照率；對于夜間熱島，所有季節(jié)的人為熱排放、夏季和過渡季的植被活力、冬季的降水也具有重要貢獻。

　　圖2 熱島驅(qū)動因子的相對重要性

　　此外，偏依賴關(guān)系圖顯示了在保持其他驅(qū)動因子不變的情況下，某驅(qū)動因子與熱島強度的邊際效應(yīng)，能夠探測熱島強度對每個驅(qū)動因子變化的非線性響應(yīng)。熱島強度與各驅(qū)動因子的邊際效應(yīng)在日間和夜間的顯著差異闡明了不同的驅(qū)動機制（圖3）。

　　圖3 熱島強度對不同熱島驅(qū)動因子的響應(yīng)模式

　　該研究揭示了粵港澳大灣區(qū)城市群區(qū)域熱島效應(yīng)時空變異各驅(qū)動因子的相對重要性及其潛在驅(qū)動機制，為城市規(guī)劃者和決策者制定更有針對性的熱島緩解策略提供科學(xué)參考，對助力構(gòu)建宜居灣區(qū)具有重要意義。

　　研究成果發(fā)表在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域國際權(quán)威期刊Science of the Total Environment，論文第一作者為耿守保助理研究員，通訊作者為楊龍研究員。相關(guān)研究得到國家自然科學(xué)基金項目、廣東省科學(xué)院發(fā)展專項資金項目的聯(lián)合資助。

　　論文信息：

　　Geng S, Yang L*, Sun Z, Wang Z, Qian J, Jiang C, Wen M. Spatiotemporal patterns and driving forces of remotely sensed urban agglomeration heat islands in South China. Science of The Total Environment, 2021, 800: 149499.

　　原文鏈接：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721045733

（省科學(xué)院廣州地理研究所/供稿）