第七届青年地学论坛

快速城镇化进程导致的城市热岛效应对社会经济、生态环境和人类健康等产生诸多负面影响（匡文慧，2017）。城市三维形态结构特征复杂与自然地表差异明显，其特殊理化性质对能量收支平衡和水文循环产生重要影响，常被认为是引起并加剧城市热岛效应的主要驱动因素（周伟奇和田韫钰，2020）。探究城市精细化三维形态作用于热环境的影响机制，进而通过优化城市景观格局，对于缓解热岛效应并促进城市可持续发展具有积极推动作用。目前热红外遥感影像成为表征热环境的重要数据源，但受限于卫星过境时间，其反演的地表温度仅能表征瞬时的热环境信息，而温度却是实时发生变化的环境变量，无法探究热环境精细时间尺度上的变化特征。此外，目前热环境相关研究聚焦北京、上海等温带和亚热带城市，对于寒冷地区热岛效应的关注相对较少。
针对以上问题，本文选取吉林省长春市为研究对象，利用国产高分辨率遥感影像GF-2提取城市土地覆被信息，构建16个指标对三维形态特征进行精细化表达，选取长春四环内15个气象站点2017年8月和12月晴朗天气下逐日逐小时气温数据分析城市热环境逐小时时间尺度变化规律，分别在50m, 100m, 200m, 500m和1000m空间尺度上探究城市精细化形态特征与冬夏气温之间的关系，并分析两者关系存在的空间尺度和季节性变化差异。主要研究结果如下：
（1）冬夏两季气温日内逐小时变化规律相似，夏季多日平均最高温28.97℃，最低温19.41℃，日均温和日较差分别为24.29℃和9.56℃；冬季多日平均最高温为-6.09℃，最低温为-11.65℃，日均差和日较差分别为-9.36℃和5.56℃。夏季不同小时之间的气温标准差为3.39℃大于冬季1.93℃，而夏季各气象站点之间的标准差为3.51℃小于冬季5.76℃，表明夏季时间变化的气温标准差大于冬季但其空间变化的气温标准差小于冬季。
（2）城市三维形态特征与不同时刻气温之间的相关性存在着明显差异。日最高气温与城市形态特征之间没有显著的相关性；城市形态特征与夏季白昼均温存在一定的相关性而与冬季白昼温度的相关性不高；日均温，日最低温和夜间均温与建筑物、不透水面、建筑密度、高度、体积、容积率等之间存在显著正相关关系，而与植被、斑块密度存在明显负相关关系，且夏季的相关性要强于冬季。
（3）城市形态特征与气温之间的相关性存在明显的空间尺度差异性。整体来看，两者之间的相关性在500m空间尺度上最为明显，其次为1000m, 200m, 50m和100m。多数情况下，相比于城市形态3D指标，仅包含城市2D指标的多元回归模型能够更好地解释城市夏季气温的变化率，但冬季3D模型在1000m尺度上对日平均气温的变化解释率高于2D模型和其它尺度。
 

三维形态,气温,冬夏,长春