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为首都通风廊道建设支招

日期:2017-10-26 18:36:59

市气象局卫星遥感服务于缓解城市热岛侧记


9月29日,北京市正式发布《北京城市总体规划(2016年-2035年)》,明确提出到2035年,形成5条宽度500米以上的一级通风廊道、多条宽度80米以上的二级通风廊道体系。

作为北京城市通风廊道规划研究组主要成员之一,北京市气候中心(市气象局卫星遥感应用中心)遥感应用室科长、正研级高级工程师刘勇洪倍感荣幸。在他为城市通风廊道规划提供有力气象依据的过程中,卫星遥感技术可谓“居功至伟”。

“城市热岛”问题驱动遥感技术应用

长期以来,城市热岛作为最重要的城市气候问题,一直被市气象局纳入重要气象服务工作中,为政府和相关部门提供决策建议。

事实上,由于城市的不断发展,热岛范围一直处于有增无减的状态,这让参与这项工作的刘勇洪心急如焚。“热岛区域如果连成片的话,会造成周围地区升温明显,郊区生态环境也会有恶化趋势。”刘勇洪说。经过研究,刘勇洪发现城市热岛的范围面积一般大于城镇用地面积,比如,某个建筑用地形成热岛现象,其热岛范围并不只限于影响建筑用地,而是会向四周扩散。因此气象部门不仅需要关注大城市,也非常关注超大城市群内热岛的变化情况。

近年来,北京市气候中心参与撰写《关于减缓北京城市热岛效应的措施建议》《京津冀地区城市群热岛特征和影响分析及对策建议》等决策材料。从2007年开始,市气象局先后承担了“风云三号”气象卫星一期和二期示范工程应用项目,将“风云三号”气象卫星数据与北京城市热环境方面的特色工作相结合,投身到缓解城市热岛这场“持久战”中。

刘勇洪从2005年起一直从事卫星遥感业务一线工作,并参与到服务缓解首都城市热岛的工作中。刘勇洪介绍,这个可以看做“气象望远镜”的卫星遥感,与普通气象观测相比监测范围更广、空间分辨率更高,因此想要更好的为城市热岛开展服务,利用卫星遥感观测手段会更加直观易懂。

近两年,刘勇洪利用卫星遥感资料对北京1990年、2001年、2008年、2016年四个年份的城市热岛监测情况进行分析,发现北京热岛范围出现了从中心城区向北、东和南三面扩展趋势,其中向昌平、顺义和通州方向城市热岛扩展最为明显。此外,利用卫星遥感资料,刘勇洪开展了京津冀城市群热岛时空变化分析,结果发现在1994年、2004年和2014年夏季白天城市群强热岛面积分别为190 平方公里、1975平方公里和4539平方公里,其增长速度十分迅猛。

卫星遥感服务送来“穿堂风”

2016年2月,关于“北京将修建通风廊道缓解城市热岛”的消息一出,便受到媒体和公众的强烈关注,该项工作正是北京市气候中心通过卫星遥感服务于缓解城市热岛的重要成果之一。刘勇洪利用卫星遥感资料发现,2016年北京城六区中热岛面积已经占到了城市总面积的77%以上,而缓解热岛的重要措施就是要有合理的通风廊道体系,为城市送来“穿堂风”。

在北京城市热岛监测结果成为北京城市通风廊道规划的一个重要前提条件的同时,卫星遥感技术开展的一系列数据分析也不断提供着更有力的气象支撑。刘勇洪等人采用遥感与GIS技术,开展了城市建筑形态信息参数提取,对城市通风环境开展精细化研究,制作出城市通风潜力图与城市生态冷源图,找到通风差的地区和能提供城市新鲜空气的区域,从而为通风廊道建设提供相关建议。其中有关城市热环境与通风环境评估技术纳入《城市通风廊道规划气候可行性论证技术指南》及《城市生态建设的环境绩效评估导则》,先后在北京、成都、济南、南昌、石家庄、广州等多个城市通风廊道规划中得到有效应用。

随着通风廊道建设工作的不断推进,北京还将面向街区和区域建筑群尺度开展三级、四级廊道的细化研究,以便引入一二级廊道风与大型冷源风,提升局地气候适宜性。

刘勇洪还将卫星遥感应用范围扩大到京津冀地区,通过分析监测资料发现,北京和天津之间的热岛范围距离不断缩减,1994年为94千米,到2004年缩减为79千米,到2014年则已缩减到52千米。“因此,随着北京城市中心东移和东南北京大兴国际机场的建设,在未来的京津冀一体化发展城市规划中,需要在北京与天津之间建立有效的绿色生态屏障,防止大面积热岛连片成为超大的‘京津热岛群’。” 刘勇洪说。

下一步,刘勇洪还将利用“风云三号”D星和新一代静止气象卫星“风云四号”开展大城市、城市群的高空间分辨率、高时间分辨的热岛动态监测评估研究,同时还将开展城市精细化热岛、通风与城市三维形态、城市绿量、大气污染和极端气象灾害之间关系研究。(叶芳璐)