论文总字数：12902字

目 录

摘要 1

1 引言 4

2 国内外研究进展 4

3 研究区概况 5

4 资料来源与研究方法 6

4.1资料来源 6

4.2 研究方法夜晚 6

4.2.1 数据预处理 6

4.2.2 研究方法 7

5 结果分析 7

5.1 2003年香港四季昼夜城市热岛特征及分析 7

5.1.1 2003年香港四季白天城市热岛效应特征及分析 7

5.1.2 2003年香港四季夜晚城市热岛效应特征及分析 8

5.1.3 2003年香港四季昼夜热岛效应对比 9

5.2 2000年至至2011年香港夏季昼夜热岛特征及分析 9

5.2.1 2000年至2011年香港夏季白天热岛特征及分析 9

5.2.2 2000年至2011年香港夏季夜晚热岛特征及分析 10

5.2.3 2000年至2011年香港夏季昼夜热岛效应对比 11

6 结论 11

参考文献 12

致谢 13

基于MODIS数据的香港热岛变化特征

冯乐晟

Abstract：This article uses the MOD11A1 surface temperature data products of the four seasons of 2003 and the summer of 2000-2011 summer to study seasonal variations and interannual trends of the Hong Island heat island effect. The results show that: 1) During the summer and autumn of 2003 in Hong Kong, the intensity of daytime heat islands was stronger and that in winter was weaker; the intensity of heat islands was stronger in spring and summer at night, and weaker in autumn and winter; 2) the daytime performance of Hong Kong during the summer of 2000-2011 There is a strong heat island effect. Rainfall has a weakening effect on the heat island effect. At night, the heat island effect trend in Hong Kong is that the heat island intensity has increased slightly and remained stable from 2001 to 2007. The intensity of heat island weakened from 2008 to 2010, and the heat island effect suddenly appeared in 2011. Enhancement; 3) The heat island effect in Hong Kong is mainly concentrated in Yuen Long District, Tuen Mun District, Stem Bay District, and North District in the northern part of the New Territories. The intensity of the heat island effect weakens from the center of the urban area to the outer region, showing a ring shape. The heat island effect of Hong Kong Island, which is separated from Kowloon, often shows inconsistency with the above-mentioned areas: there will be a strong heat island effect during the winter night and spring night. The heat island effect exhibited by the Islands Districts is the weakest among other districts.

Key word:HongKong；Surface temperature；MOD11A1；Urban Heat Island Effect；characteristics of change

1 引言

热岛效应是指受城市下垫面性质的影响，城市中大量的人工建筑，如混凝土建筑、柏油马路等改变了下垫面的热力属性，它们比自然下垫面升温快，且因为人类活动的影响，如汽车尾气和工厂的排放，导致温度比自然下垫面高，集中表现为城市城区内温度比郊区温度高。

随着近年来城市发展水平的快速提高与城市化进程的加速推进，城市热岛效应愈发明显。城市热岛效应的出现给人们带来了一系列问题：城市内温度的提升使得人们的居住舒适度下降，在夏季时常出现居民高温中暑事件，在香港，由于特殊的建筑结构，这个问题更加严重。可见城市热岛的研究对于城市建设、城市居民健康、城市环境都有着重要意义。

本文的研究工作即是基于MODIS数据，对香港夏季热岛的逐年夏季的变化与一年中四季的变化进行研究，可以从中得出香港热岛的变化趋势，对香港城市的发展规划、城市环境保护与提升居民居住舒适度有着重要意义。

2 国内外研究进展

自从热岛效应被发现以来，国内外的学者都对其进行了大量的研究。在早期的研究中，研究者常运用气象资料来研究热岛效应的状态和动态变化，何萍^[1]等采用1959-2000年气象站观测资料对楚雄市的热岛效应进行分析研究，分析表明，楚雄市的热岛效应渐趋显著，呈现明显的季节性；周明煜等^[2]利用气象资料研究发现了北京热岛强度的季节变化、水平分布和频数分布规律。同时有学者通过建立数学模型进行研究，边海等^[3]进行了天津市夜间热岛的数值模拟，江学顶等^[4]利用中尺度模式MM5模拟广州地区的热岛效应，其结果与同期遥感反演结果基本一致。还有学者通过建立方程组，对城市的热岛强度进行分析和预测，得出了评估结果^[5,6]。布点观测法同样在早期的研究中比较常见，例如张景哲^[7,8]于1981年 1、4、7、10月四个代表月在北京市内及郊区布设110多个观测点，进行观测，以获取北京市四季的热岛空间分布和动态变化。

遥感法是通过卫星所拍摄的影像，通过计算机技术对其进行处理并分析,以此来解释热岛特征^[9,10]。从上世纪60年代起，遥感技术的出现给地表温度的大面积、实时、动态监测提供了新的思路。国外学者采用遥感法开展的研究较早^[11,12]，通过遥感手段获取的观测资料具有覆盖范围广、时间同步性好、经济效益和社会效益高等特点。而现如今的热岛研究中，遥感监测也因上述优势而受到研究者的青睐，成为研究热岛变化最主要的方法。目前，利用遥感技术研究城市热岛又可分为3种方法：（1）基于温度的监测方法：热红外遥感探测的原理是探测城市下垫面辐射温度（简称亮温），又由于亮温、地温、气温三者间关系密切，故基于温度的城市热岛监测方法便成了进行城市热岛研究最常用和直观的方法^[13]；(2)基于植被指数的监测方法：在遥感应用领域，作为反映地表植被信息的重要信息源，植被指数在热岛研究领域也有着重要的发挥。上个世纪90年代，美国一些学者运用植被指数估测了城市热岛效应在引起城乡气温差异方面的作用^[14]。进一步研究表明，NDVI的差别可能成为导致城乡两种不同环境下最低气温差异（城市热岛效应）的地表物质属性的标志^[14,15]；（3）基于“热力景观”的监测方法：基于“热力景观”的监测方法是陈云浩等^[16]借鉴景观生态学的研究方法，引入“热力景观”概念，运用GIS和遥感技术，用景观的观点研究城市热环境，陈云浩等人使用该方法对上海市的热环境的空间分布和动态变化进行了分析，取得了良好的效果。

上述四种方法除遥感法外，其他三种方法都是离散点或纯概念研究，得到的结果很难覆盖全部研究面，具有很大的局限性，故研究者多采用遥感法进行城市热岛的研究。

3 研究区概况

香港，简称港，英文名Hong Kong，是中华人民共和国两个特别行政区之一，位于南海北岸、珠江口东侧，毗邻广东省深圳市，西隔珠江与澳门及广东省珠海市相望，其余两面与南海邻接。全境由香港岛、九龙、新界组成（见图1），其中香港岛北为最发达地区。本文研究区地理坐标范围为北纬22°08′至22°35′及东经113°49′至114°31′之间。

图1香港行政区划图

香港管辖总面积2755.03平方公里，其中陆地面积1105.6平方公里（香港岛80.7平方公里、九龙46.9平方公里、新界及离岛978平方公里）^[17]，水域面积1650.64平方公里地理环境上则由九龙半岛等大陆土地以及263个岛屿构成^[18]，众岛屿中以大屿山面积最大。

香港位处北半球亚热带、北回归线南部，背靠欧亚大陆及面向太平洋，形成海洋性副热带季风气候，四季分明且偏温暖。年底时，西伯利亚高气压将干燥而寒冷的空气吹向太平洋，成为了香港冬季时的季候风，使得纬度低的香港也感受到低温；夏季时，季候风则由太平洋吹向欧亚大陆，使得香港多雨潮湿。每年3至5月间是香港的春季，气候温和潮湿，云雾较多，能见度低；6至8月间是香港的夏季，气候炎热，潮湿，常有暴雨天气且降水量高；9至11月是香港的秋季，此时段香港气候凉爽，阳光充足，云量较少，能见度高；12月至翌年2月间则是香港冬季，清凉干燥，降雪较少，能见度高。香港年平均23.3℃，夏季平均气温28.4℃，最高温度可达36.3℃。冬季平均气温17.0℃，最低温度0.0℃。香港年降水量为2398.5毫米，降水时长935小时，降水主要集中在6至8月间^[19]。

香港作为中华人民共和国特别行政区，是全球高度繁荣的大都会之一，社会经济发展水平高。下设18个行政区划，其中香港岛占4区，九龙占5区，新界占9区，其中元朗区、九龙城区、中西区、湾仔区人口较多，经济发展水平较高。

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