淺析石河子城市化景觀格局變化對城市熱島效應的影響

張舒陽

摘要：隨著城市化進程的快速發展，城市熱島效應逐漸凸顯。尤其是工業為主導產業的城市，廢水、廢氣、廢渣、汽車尾氣、建筑垃圾等，這些污染源沒有處理達標，隨意排放，污染程度嚴重，波及范圍廣，導致城市的生態環境遭到嚴重破壞，酸雨、酸霧、PM2.5、溫室效應等生態問題頻頻出現。城市熱島效應（UHD成為近年來被廣泛關注的一個問題，研究城市熱島效應對改善城市生態環境有著重要意義。以石河子市為例，研究探討了石河子市景觀格局對城市熱島效應的影響。探尋地表溫度與景觀指數之間的關系，分析城市用地類型變化如何影響著城市熱島效應。運用Fragstats、GIS等軟件，研究1990-2010年石河子市建成區景觀格局特征及其變化方向。運用景觀格局指數的方法對城市熱島效應進行研究，闡述城市生態環境以及合理的土地利用對緩解熱島效應的意義。

關鍵詞：景觀格局;土地利用;城市熱島效應;景觀指數;ArcGIS;Fragstats

1 引言

1918年Howard在《倫敦的氣候》中描述了倫敦市區氣溫高于郊區氣溫的現象，被認為是最早的關于城市熱島現象的記錄，人類開始關注和研究城市熱島效應。1972年Rao提出采用熱紅外遙感手段進行城市熱島研究，開始用地表溫度（Land surface tepera-ture，IST）來表征地表城市熱島，標志著城市熱島研究進入了一個新階段。隨著自然地表逐漸轉變為人工非滲水地表，城市環境的輻射率、熱力學性質、水分蒸發性質和空氣動力學性質發生改變，城市覆蓋層表面吸收了大量的太陽輻射，同時，城市愈發密集的人口、車流和工業致使城市內人為排放的生活、交通和工業廢熱均遠遠高于城郊。而且，工業廢氣所帶來的污染物在城市上空聚集形成負高壓而影響城市大氣與外界流通成為了近些年熱點問題之一。因此，隨著城市數量的增加和規模的不斷擴大，大規模城市用地開發已成為人類活動改造自然環境的主要方式之一。城市化對環境造成的影響之一就是熱島效應，即城市的溫度高于城市周邊地區。

2 研究區域概況

石河子地處天山北麓中段，古爾班通古特大沙漠南緣，即84°58′～86°24′E，43°26′～45°20′N。墾區平均海拔300～500m左右，屬典型的溫帶大陸性氣候，冬季長寒冷，夏季短炎熱。該區地勢南高北低，海拔約360-600m，冬季長而嚴寒，夏季期短而炎熱，屬典型的溫帶大陸性荒漠干旱氣候區，年平均氣溫6.6C°，平均年降水量203.4mm，是新疆典型的灌溉農業區和生態脆弱區。

石河子市區人口約為33.56萬，平均人口密度約為730人km³，城市人口達85%以上，屬于人口密集型城市。城市的大規模開發在1950年左右，新疆生產建設兵團在瑪納斯河流域開始墾荒，截止2012年底，已從一個不足1.5km³的小鎮發展到市轄區面積460km³城市，建成區面積約為62km³的自治區直轄市，以她獨特的美和綠美譽為“戈壁明珠”。

隨著石河子市的不斷擴張，使區域各土地利用類型間發生大量的轉入與轉出，土地資源矛盾呈現不斷加劇之勢，引起了城市空間景觀格局的變化。不僅影響石河子市社會經濟的發展，而且對石河子地區的生態環境會產生較大的影響，近年來石河子改變農業為主的經濟模式為工業為主，大力發展以電力、化工為主導的產業，高度依賴能源，雖然城市經濟發展較快，但是污染指數同樣增加。石河子發展工業建設中，因電力、化工行業污染大，均規劃在城市外圍區域。夏季空氣流通，污染指數較低，進入冬季后，大氣層流穩定，使城市外圍空氣處于高度污染狀態，空氣質量急劇下降。

3 景觀格局變化

對Fragstats的統計結果顯示，研究區域2000年草地和未利用地在所有景觀類型中所占比例最大，邊界密度最大的是未利用地和草地。同時，草地和未利用地景觀不規則指數最高。2010年邊界密度大景觀破碎化程度越高，即未利用地和草地破碎化程度較高。未利用地、草地和耕地的細粒化程度較高。城鎮的斑塊不規則形狀指數最高，景觀復雜程度和變異程度高。

結合景觀生態學方法研究，城鎮用地從2000年的6.4到2010年的7.6，未利用地雖然是比重最大的用地之一，但是這10年面積明顯減小，說明當地進行了部分的轉化，轉化為耕地和草地。水體和冰雪資源變化幅度很小，但是依舊是減少的趨勢。在景觀細粒化程度上，各類用地均有略微上升趨勢。關于景觀類型的形狀指數上，變化最大的是草地和耕地。近10年，耕地用地減少，林地和草地的幅度在上升，說明該地區退耕還林進行生態保護。

4 結論

石河子市城市化進程加快，大部分的耕地轉化為綠色用地，城區范圍不斷擴張，使原來的郊區變成城區。工業化發展速度快是石河子熱島效應的主要因素，一定程度上破壞了生態環境與經濟發展平衡。通過分析地表溫度和景觀格局指數的關系，對利用城市規劃和土地利用管理來緩解城市熱島效應具有重要意義。因為城市化造就了復雜的城市景觀，許多研究表明不透水面對熱島效應起到了積極作用，而植被覆蓋起到消極作用。熱島效應是社會性的，有效緩解熱島效應是一項長期性工作。通過統計數據淺析，認為應從規劃、城建、環保、人社等多個部門聯合制定對策。一是加快推進“城鎮化”建設，逐步消除空心村、閑置村;優化城鎮和農村用地布局;減少農村生產建設用地，“退地還耕”。二是規劃綠地覆蓋率和提倡垂直綠化。城市綠化可以有效降低城市熱度，逐步改善建筑物輻射吸收和散熱狀況。三是提倡市民“低碳出行”，大力發展公共交通，減少汽車尾氣排放。四是保留濕地，引風入城。

參考文獻

[1]陳愛蓮.基于景觀格局的城市熱島研究進展[J].生態學報，2012，32（14）：4553-4565.