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城市热岛效应是城市化对气候影响的最典型表现。自1818年霍华德(LakeHoward)就伦敦市中心的气温比郊区高这一现象提出“城市热岛”概念以来，城市热岛问题就一直备受关注(周淑贞，1985)。城市热岛效应对全球增温、天气灾害、大气污染、经济发展、人居环境等方面产生了诸多不利影响，国际社会都在积极研究治理和预防城市热岛问题的有效方法和措施。随着我国经济的高速发展和城市化进程的加速，许多城市规模迅速膨胀、人口急剧增长、工业生产规模不断扩张，可能导致更强的城市热岛效应，成为人民生活质量进一步提高和城市进一步发展的制约因素。
常规的城市热岛效应监测采用线路观测和定点观测相结合的方法，但该方法不能详细分析城市热岛效应的空间结构特征，遥感以其资料的同步性、点位的密集性以及均匀性克服了常规方法的弱点，得到了广泛应用。本文利用多期LandsatTM、MODIS、多年气象资料采用历史对比法、城郊对比法、城市内部不同下垫面对比法详细地分析了南京市地表热岛效应和大气热岛效应的日特征、季节特征以及自1985年以来的增长特征；通过ETM+、中国资源二号卫星分析了南京市热岛效应的空间分布特征，从土地利用类型、下垫面介质、人口密度角度探讨了热岛空间分布的形成机制；采用1985年、2000年两期TM图像研究了南京市热岛的空间格局演变，并从土地利用/覆被变化视角深入探讨了土地利用/覆被变化对城市热岛效应演变的影响机制与测度方法。
本文的主要结论如下：
(1)南京市热岛效应的时间特征
通过对8景MODIS采用推广的分裂窗算法反演地表温度，分析了南京市地表热岛的日特征：白天大于晚上；用16景MODIS反演的地温探讨了地表热岛的季节特征，热岛强度：秋季＞夏季＞春季＞冬季，分布范围：夏季＞秋季＞春季＞冬季；通过对1985年、1996年和2000年三期TM采用覃志豪的单窗算法反演地表温度，探讨了地表热岛年际的增长：1985-1996年热岛强度增长0.105℃；1996-2000年增长0.10℃。
为了对比分析地表热岛和大气热岛的差异，利用气象统计资料研究了南京市大气热岛的特征。通过南京市和郊区六合气象站1985-2002年每年1月15日和7月15日每日02时、08时、12时、14时的气象数据分析了南京市大气热岛效应的日特征：最大值出现在午夜两点，最小值在下午两点；利用南京市和江浦县气象站2001-2003年的日均温探讨了大气热岛效应的季节特征：排除没有出现热岛的气象统计资料，大气热岛强度秋季最强，3.91℃、冬季3.89℃、夏季3.77℃、春季3.24℃；不排除没有出现热岛的气象统计资料，热岛强度冬季最大，1.70℃、秋季1.36℃、春季0.64℃、夏季-0.09℃；采用1985-2000年南京和郊区六合的年均温气象资料分析了热岛的增长：自1985年以来南京市和郊区六合县的温差呈上升趋势。通过对比分析发现，地表热岛和大气热岛的时间特征，尤其是日特征，存在很大的差异。
(2)南京市热岛效应空间分布特征
南京市目前存在三个分布广且连续的强热岛效应区。面积最大的热岛分布在城南的秦淮河两岸，呈组团状分布；面积第二的热岛沿热河路、建宁路、龙蟠路、红山路、和燕路等道路沿线呈线状分布；面积第三的热岛呈带状，主要分布在大厂和浦口的工业区。用分形方法评价了南京市热场分布的空间差异，北北东方向的热力景观复杂多样，热场分布极不均匀。
(4)南京市热岛效应空间分布格局的形成机制
从土地利用/覆被类型、人为热、下垫面介质结构、人口密度等要素分析了各要素对城市热岛效应形成的影响。土地利用类型的空间分布总体上决定了热场的分布格局；南京市生产人为热对热岛效应高温的形成贡献最大；下垫面的组成结构对城市内部热岛效应的影响很大，观测点500米的缓冲区内绿地覆盖率增加10％，则平均地温度下降0.11℃，水泥下垫面覆盖率增加10％，平均地温上升0.14℃；城市热岛效应强度和人口密度对数呈线性关系：△T=1.632logP-2.389，与人口规模关系不明显。
(5)南京市热岛效应的空间演化
自1985年以来，南京市建成区内热岛效应面积增加了107.88km2。1985年热岛中心有两个：最大的分布在南京市的新街口、夫子庙及其以南地区；另一个热岛中心分布在南京火车站、汽车站附近；2000年，南京市出现了以新街口为中心的三个热岛效应中心，其中两个大热岛中心和1985年的两个强热岛中心一致，但范围都在原来的基础上有了进一步的扩展；第三大热岛效应中心位于大厂和浦口工业区。采用热岛效应指数分析了热岛增长的空间差异，从该指数变化的绝对值看，大厂＞雨花台＞市辖区＞栖霞＞浦口＞江宁。
(6)土地利用/覆被变化及其对城市热岛效应影响
南京市土地利用/覆被变化的主要特征是耕地、林地、水体等自然景观向城市用地等人工景观转变。土地利用/覆被变化的结果使得热岛效应空间分布更广泛，强度更强，城市用地利用强度变化最大的地方即城市热岛效应增加最多的地方，两者在空间上具有很好的一致性。
(7)城市热岛效应的尺度效应
分别利用2000年4月17日的LandsatTM和MODIS反演的地表温度分析
南京市热岛效应的强度和范围，前者观测的强度和范围大于后者，不同观测尺度得到的热岛效应强度和范围不同，研究某一城市或区域热岛效应的演化要在同一尺度进行比较，否则不具可比性。就同一尺度而言，利用亮温和真实地温得出的强度和范围也不同，用亮温估算会人为地降低热岛效应强度、缩小热岛效应范围。