林木树冠覆盖与热环境动态变化及相关性

摘要

【目的】树冠覆盖对区域热环境有显著缓解作用，揭示树冠覆盖对热环境的调节机制，为研究区绿地结构优化提供数据支撑和理论参考。【方法】以昆明市呈贡区为研究对象，基于2014—2023年多时期卫星和遥感影像数据，运用多尺度分割和辐射传输方程法等方法，分析树冠覆盖与地表温度的时空演变特征，并定量研究两者间的相关性。【结果】1)2014—2023年，研究区林木树冠覆盖斑块中巨型斑块面积最大，树冠覆盖面积总体增长11.07 km²,其中2020年树冠覆盖面积最小、斑块数量最多、破碎化程度最高；2)近10年来呈贡区平均温度呈“先降后升”趋势，次高温和高温长期占据主导，2017—2020年变化最显著，平均温度上升2.32℃,近年来热环境虽有所改善，但高温区域仍占较大比例，需优化绿地布局以缓解热环境；3)林木树冠覆盖和热环境的主轴始终保持在东北-西南方向，且方向变化不显著，空间格局呈放射状分布，热环境平均中心整体向西南方向发生迁移；4)研究区树冠覆盖斑块与降温率显著正相关，相关性表现为面积>形状指数>周长，降温效果表现为形状指数>周长>面积；斑块降温效果存在明显阈值效应，即面积>20 hm²、周长>40 km或形状指数>1.7时，降温效果显著减弱。【结论】近10年来，研究区树冠覆盖斑块的破碎化程度呈现明显波动，平均温度呈“先降后升”趋势，树冠覆盖的空间格局呈现“核心区集聚强化”的变化模式，增加树冠覆盖斑块周长和形状指数的降温效果较好。基于研究结果，提出水平结构优化、垂直空间调控及系统协同布局的“三维协同”优化策略，通过多维度协同以提升降温效果，缓解热环境效应。

关键词

林木树冠覆盖 / 热环境 / 标准差椭圆 / 降温率 / 昆明呈贡区