城市景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)相互作用機制研究進展

城市景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)相互作用機制研究進展

城市是人類社會經(jīng)濟高度集中發(fā)展的產(chǎn)物。全球范圍內(nèi)城市化進程在不斷加快,城市人口自20世紀90年代以來增長十分迅速:1950年世界城市人口占29%,到1980年,增加到39%,而到2000年城市人口比例已達50%。在90年代初,全球只有16個城市人口過百萬;而到了2000年,人口過百萬的城市已超過400個。據(jù)預測,到2030年,全球人口將超過81億,其中60%的人口(49億)將分布在城市中。其中,發(fā)展中國家的城市人口將占世界城市總?cè)丝诘?9.2%,發(fā)達國家的城市人口占20.8%。城市化過程雖然極大的推動了人類社會的發(fā)展,不斷的提高居民的生活水平,但人類也不得不面對城市化帶來的許多社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境問題,如人口密集、交通擁擠、綠化率降低、資源短缺及各類環(huán)境污染問題。城市化過程破碎、分離、弱化了自然生境,簡化、同化了物種組成,從根本上改變了生態(tài)系統(tǒng)的過程和功能。城市生態(tài)系統(tǒng)的過程、功能受到的影響是各種生態(tài)環(huán)境問題的重要根源。因此,城市化過程中,人類活動主導的城市景觀格局的變化對城市復合生態(tài)系統(tǒng)的過程、功能影響的驅(qū)動作用和機理是深入了解、解決各類生態(tài)環(huán)境問題的關(guān)鍵。然而,由于受人類活動的高度干擾及城市生態(tài)系統(tǒng)的復雜特征使得城市格局-過程-功能之間的動態(tài)機制尚未得到系統(tǒng)回答。許多研究已明確指出城市格局、過程和功能之間關(guān)系緊密。本文綜述分析了城市發(fā)展對重要生態(tài)過程的影響。全文主要圍繞著城市發(fā)展格局同生態(tài)過程之間的相互關(guān)系。1城市景觀格局的特征從景觀生態(tài)學的觀點出發(fā),城市是受人類活動強烈干擾下形成的各種景觀斑塊的混合鑲嵌體。城市是人口高度集中的地方,也是社會、經(jīng)濟、文化和交通聚散的樞紐,同時又是人類文明發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。城市景觀由大量的人工景觀要素構(gòu)成,如以建筑物為主的居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、公共設施服務區(qū),交通道路等。可以認為,城市中的基質(zhì)、斑塊體、廊道之間沒有嚴格的界限。城市的基質(zhì)是建筑群體,景觀斑塊是內(nèi)部功能均一,明顯區(qū)別于周圍環(huán)境的單元體,而城市廊道主要是以交通為目地的公路、街道網(wǎng)絡,河流廊道,綠色廊道。城市景觀格局的形成同人類活動,土地開發(fā)利用情況關(guān)系緊密。城市生態(tài)系統(tǒng)的顯著特征可歸納為如下幾點。(1)人類為主的聚居群體。城市內(nèi)部的各種資源利用,土地的開發(fā)活動幾乎都是在人類干預下進行的,滿足人類的發(fā)展。(2)人工化的景觀要素、結(jié)構(gòu)。城市內(nèi)部,高密度的人口容量,高強度的人工活動重新塑造了城市區(qū)域的自然環(huán)境,從地形、地貌、地表結(jié)構(gòu)、水文氣象,到生物區(qū)系,無不遍布著人類開發(fā)、利用的痕跡。(3)城市景觀格局的異質(zhì)性、破碎化程度很高。城市內(nèi)部分散著眾多的功能斑塊體,如居民區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、文教區(qū)、和娛樂區(qū)等,形成整體異質(zhì)化、破碎化程度很高的景觀格局?？偠灾?城市生態(tài)系統(tǒng)不同于其他自然生態(tài)系統(tǒng),城市景觀格局的特征也同一般自然生態(tài)系統(tǒng)的景觀格局特征差異很大。城市格局的形成受區(qū)域自然環(huán)境、歷史、文化、政治,及經(jīng)濟發(fā)展水平等因素的綜合影響。因此,要分析一個城市格局的形成機制就要逐一的分析影響城市區(qū)域的各種因素,確定主要因素,排除次要因素,找出促使城市格局形成的決定性因素。綜述城市發(fā)展歷史,集中歸納出城市景觀格局形成的驅(qū)動因素。(1)自然地理環(huán)境。許多城市在自然環(huán)境條件較為特殊的區(qū)域發(fā)展起來,如區(qū)域內(nèi)特殊的地形、氣候、水文和資源分布條件決定了城市的基本格局特征,城市的發(fā)展在很大的程度上受限于其特殊的自然環(huán)境。如“點”狀分散的山城,傍水而生的“帶”狀水城。“山水”這些顯著的自然環(huán)境條件對于城市基本格局的形成、發(fā)展起到了很大的促進、限制作用。(2)城市交通條件和交通方式。便利、四通八達的交通網(wǎng)絡和現(xiàn)代的交通方式是城市發(fā)展的目標。而城市不斷發(fā)展的道路交通系統(tǒng)對城市格局的形成、演變有著重要的影響。許多研究表明,城市內(nèi)部、城市之間交通網(wǎng)絡的發(fā)展和交通方式的不斷進步是激發(fā)和加速城市發(fā)展、擴展的重要驅(qū)動力。城市重要交通干線的發(fā)展往往引導著城市拓展的方向,是城市發(fā)展所依托的重要骨架,左右著城市的發(fā)展程度、復雜程度和空間結(jié)構(gòu)。(3)區(qū)域歷史、文化因素。對于許多具有濃郁、悠久,或獨特的歷史文化特色的地域,城市空間格局往往體現(xiàn)、延續(xù)歷史文化遺留下來的豐富、健康的文化內(nèi)涵。(4)城市的發(fā)展地位職能。城市在一定區(qū)域內(nèi)的政治、經(jīng)濟、文化中的地位和不同發(fā)展時期的功能定位,直接影響到城市在各個時期的發(fā)展規(guī)模和用地構(gòu)成?？茖W的城市職能定位對城市整體空間格局的形成有決定性的意義。其中,城市發(fā)展的決策部門起到至關(guān)重要的作用。城市是經(jīng)濟實體、社會實體和自然實體的統(tǒng)一,具有復雜的結(jié)構(gòu)和過程。城市問題涉及許多影響因素。城市景觀生態(tài)學是一門新興的學科,它希望從景觀生態(tài)學的角度,研究人類活動強烈干預下的城市生態(tài)系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)、過程和功能,為認識和解決各種環(huán)境問題尋求理論依據(jù)。2凈初級生產(chǎn)力積累規(guī)律一些研究表明城市化過程主要是通過直接或間接的改變地面形態(tài)、及原本自然的生物地球化學過程,使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化。隨著城市化進程的不斷推進,城市景觀格局在人類干擾下不斷改變,因此城市景觀格局-生態(tài)過程之間的相互作用機制也愈加復雜。圖1簡單、概括的示意了城市景觀格局和城市生態(tài)過程之間的動態(tài)影響變化機制。生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力的積累過程主要受區(qū)域的地表條件,如地物覆蓋情況、自然地理條件(緯度、地形、氣候等因素)影響。因此,不同生態(tài)系統(tǒng),不同區(qū)域,不同地物覆蓋下的凈初級生產(chǎn)力積累能力差異很大,有研究指出,從寒冷、貧瘠的土地到濕潤、四季常青的熱帶雨林地區(qū),土地的凈初級生產(chǎn)力的變化范圍大約是0~3.5kg/m2?！拔镔|(zhì)”和“能量”仍是城市生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展所需的最基本的動力,雖然人類發(fā)展過程中不斷嘗試、開發(fā)利用其他能源,如風能、水能等,但地球積累的凈初級生產(chǎn)力(生物量)和一些不可更新的遠古遺留下來的化學能仍然居于主導地位。人類的各類活動使城要過程及功能的影響。市地區(qū)的土地資源經(jīng)歷著前所未有的開發(fā)、利用,極大的改變了城市生態(tài)系統(tǒng)本身的資源存儲情況和凈初級生產(chǎn)力積累能力。2.1城市發(fā)展對區(qū)域內(nèi)物流和可執(zhí)行流量的影響2.1.1城市區(qū)域npp總量及影響因子分析地球上的絕大多數(shù)生命體的生存都依賴于太陽能。植物體通過光合作用固定太陽能,轉(zhuǎn)化為可供其他異養(yǎng)生物體吸收的化學能(生物量),并儲存起來。自養(yǎng)生物體固定起來的化學能減去植物自身的呼吸代謝消耗掉的能量而剩下的,以各式生物量的形式儲存起的能量被稱為凈初級生產(chǎn)力(Netprimaryproductivity,NPP)。這些凈初級生產(chǎn)力儲存的生物量是生態(tài)系統(tǒng)其他生物體(動物、微生物、人類)生存的基本食物、能源來源。城市的土地開發(fā)利用活動是干擾、改變生態(tài)系統(tǒng)自然的物流、能流過程的主要因素。城市各類開發(fā)建設用地比例的增加削弱了城市生態(tài)系統(tǒng)自然的光合作用,而各類城市活動需要消耗大量的化石能,增加了CO2的釋放。和城市化之前相比,這些變化使絕大多數(shù)的城市區(qū)域的整體凈初級生產(chǎn)力減少。但不同區(qū)域的氣候、地形、地貌,資源分布等局部差異決定著城市化地區(qū)土地凈初級生產(chǎn)力的局部變化特征。綜述國際、國內(nèi)有關(guān)城市區(qū)域凈初級生產(chǎn)力的研究表明,大、中尺度下研究城市區(qū)域NPP的分布情況,有利于區(qū)域土地資源管理者、城市建設者對土地資源利用、城市發(fā)展的合理規(guī)劃和指導。城市化對NPP影響的研究主要集中在區(qū)域大尺度和城市大范圍的中等尺度。美國學者在這方面做了大量工作。MarcL.I.等人利用遙感數(shù)據(jù)計算、比較了美國大陸城市區(qū)域、近城市區(qū)域和非城市區(qū)域在20世紀90年代NPP的差異。研究較全面的揭示了,美國大陸不同地理區(qū)位條件下,從北到南,從東到西,從沿海到內(nèi)陸,城市、近城市、非城市區(qū)域在不同季節(jié)中NPP不同。在生物資源十分貧瘠美國西南部,自然生態(tài)系統(tǒng)不能支持高NPP的積累;而在城市區(qū)域由于人工利用高新技術(shù)引入、種植了大量的外來生物資源(現(xiàn)代農(nóng)業(yè)),使NPP的積累量高于自然生態(tài)系統(tǒng)。在自然雨熱條件適宜的中西部和東部,自然生態(tài)系統(tǒng)的NPP積累量明顯高于城市地域,但在季節(jié)差異顯著的區(qū)域,在冬季生物的非生長期,由于城市“熱”的作用,增強了光周期作用,使城市區(qū)域的NPP積累量增加,甚至略高于同時期周圍的自然生態(tài)系統(tǒng)NPP的積累量。除了靜態(tài)的對比、分析不同空間格局的城市生態(tài)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)NPP的產(chǎn)生、累積差異。CristinaM(2003)等利用多尺度的遙感數(shù)據(jù)估算、比較了美國東南部區(qū)域城市化過程中在20世紀90年代這10年當中NPP的變化特征。研究顯示美國東南部地區(qū)在近十年來城市土地增加了1.9%,而土地年凈初級生產(chǎn)力減少了0.4%。研究方法主要是利用遙感影像提取土地覆蓋、植被信息,計算NPP?？傮w而言,有關(guān)城市化過程對NPP影響的研究主要集中在大、中區(qū)域尺度下,沒有深入到城市內(nèi)部小尺度下。如果能進一步深入分析城市內(nèi)部小尺度下,復雜土地資源開發(fā)活動對局部NPP的影響,將會對優(yōu)化城市格局有重要的指導作用。綜述這些大、中尺度下城市化對區(qū)域NPP影響的研究方法,主要是充分利用多時像、多分辨率的遙感數(shù)據(jù)源提取NPP計算所要求的重要參數(shù),如取土地覆蓋信息、植被分布信息、植被指數(shù)、葉面積指數(shù)等。然后,利用NPP經(jīng)驗模型計算不同尺度下,城市生態(tài)系統(tǒng)NPP的產(chǎn)生、積累、轉(zhuǎn)化情況。遙感數(shù)據(jù)資源覆蓋范圍廣,具有多樣性、實時性、多分辨率等許多優(yōu)點,為分析大、中尺度下城市化對土地資源NPP影響提供了重要的、可靠的數(shù)據(jù)源。但在城市內(nèi)部,由于尺度范圍小,土地利用、轉(zhuǎn)化過程復雜,初級生產(chǎn)力過程模型的研究很薄弱,再加上遙感數(shù)據(jù)受分辨率限制,不能為破碎化程度十分嚴重的城市內(nèi)部NPP的分析提供高精度的信息和技術(shù)支持。2.1.2城市能流代謝機制研究在城市內(nèi)部小尺度下,許多學者關(guān)注于城市物流、能流在社會、經(jīng)濟活動驅(qū)動下的代謝機制,即試圖說明為了滿足某一城市區(qū)域發(fā)展、人類生產(chǎn)、生存的需求,到底需要多少的物質(zhì)和能量,城市區(qū)域本身能提供多少,有多少需要借助外界的輸入,從長遠來看,城市的物質(zhì)、能量代謝對區(qū)域、甚至全球的資源、能源儲備的影響是多大。由于城市內(nèi)部土地資源開發(fā)、社會、經(jīng)濟活動復雜,城市的內(nèi)部物質(zhì)、能量代謝過程復雜,因此,尋求科學、合理的方法對研究城市內(nèi)部物質(zhì)、能量代謝,回答上述問題十分重要。綜述以前研究表明,生態(tài)足跡法(ecologicalfootprint,EF)和凈初級生產(chǎn)力人類支配法(humanappropriationofnetprimaryproduction,HANPP)在研究城市物流、能流代謝方面的應用較廣。這兩類方法出發(fā)點都是基于分析城市區(qū)域本身物質(zhì)、能量的產(chǎn)生、積累和代謝能力,及城市對外界的依賴。生態(tài)足跡法可以把城市區(qū)域人類代謝需要的各種物質(zhì)、能量換算為可以產(chǎn)生這些物質(zhì)、能量需要的標準“生物生產(chǎn)”面積的大小,通過比較城市區(qū)域所占的“實際生物生產(chǎn)面積”和所需的“標準生物生產(chǎn)面積”,可以清楚的了解城市發(fā)展對資源利用的盈余情況。凈初級生產(chǎn)力人類支配法通過分析區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)對資源、能源的消費、代謝情況,來計算城市生態(tài)系統(tǒng)消耗的物質(zhì)、能源占區(qū)域總量的比例。由此可以了解城市高強度的資源開發(fā)利用過程中對區(qū)域資源的消耗水平。雖然EF和HANPP方法深入到了城市內(nèi)部物質(zhì)、能量的代謝情況,但沒有深入的分析物質(zhì)、能量在城市不同景觀單元內(nèi)的分配機制。由于城市內(nèi)各類代謝活動復雜,因此,還沒有系統(tǒng)、深入的有關(guān)城市內(nèi)部物流、能流代謝機制的研究,至今為止,大多數(shù)有關(guān)這方面的研究都在定性闡述物流、能流在城市系統(tǒng)內(nèi)代謝機制的特點,少有定量分析。由于近些年來城市化的快速進程,越來越的學者認識到深入了解城市擴展、土地、資源開發(fā)利用方式和物流、能流代謝之間的關(guān)系對科學、合理的規(guī)劃城市發(fā)展,實現(xiàn)最大的城市生態(tài)系統(tǒng)服務功能具有重要的指導意義。Shu-LiHuang等學者曾研究了臺北地區(qū)1178個景觀單元的能流過程同城市土地利用格局空間分布之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明,不同的能流結(jié)構(gòu)、過程同區(qū)域城市化程度的相關(guān)性很強。結(jié)合能流過程同土地格局的空間關(guān)系,臺北地區(qū)被劃分為六個能流結(jié)構(gòu)、過程有顯著性差異的地區(qū):土地利用復雜的城市發(fā)展的核心區(qū),高密度的城市居住區(qū),制造服務業(yè)集中區(qū),農(nóng)業(yè)區(qū),新開發(fā)的城郊區(qū),和城市的非建筑區(qū)。該研究從城市不同土地利用格局配置的角度出發(fā),研究能流在城市生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部不同空間單元內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)換差異、特征。2.2對區(qū)域內(nèi)生物種群的影響各類生物體,如植物、動物是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成單元。而城市生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部,由于城市居民的快速增加,強烈的人工開發(fā)建設活動,不斷的破壞、侵占、改變著原本屬于其他生物的生境,使得城市區(qū)域的植物、動物等種群的棲息、生長受到極大的影響,發(fā)生巨大的變化。城市發(fā)展對區(qū)域內(nèi)生物種群的影響主要是由于城市土地利用開發(fā)過程中不斷的改變生物原有的、自然棲息環(huán)境。受人類干擾,自然生境破碎化,被人工用地代替。這種影響在是城市活動頻繁、劇烈的核心區(qū)更為明顯。生境特征的改變是引起生物多樣性下降、數(shù)量減少,甚至的滅絕的直接原因。城市生態(tài)學的研究指出,影響生境功能的重要特征參數(shù)包括生境的自身形狀特征(面積、形狀、規(guī)則程度),生境之間的連通特征,及生境受周邊景觀的干擾情況(周邊景觀類型、結(jié)構(gòu)、格局)。澳大利亞西北城市珀斯地區(qū),曾比較分析71個分布于城市核心區(qū)、城市邊緣的形狀不同的森林生境。結(jié)果表明,距離城市中心越近的森林生境破碎化程度越嚴重,面積小,連通性差,生物多樣性低,受周邊景觀、人類活動的干擾大;而距離城市中心區(qū)越遠分布的森林生境呈現(xiàn)的特征則相反,面積較大,連通性增強,生物多樣性增加,周邊景觀、人類的干擾減弱。2.2.1生物多樣性的變化城市植被是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,擔負著重要的生態(tài)服務功能,如美化環(huán)境、改善微氣候、調(diào)節(jié)溫度、凈化空氣等。根據(jù)功能不同,城市植被通常劃分為城市森林、公園綠地、街頭綠地、草地等。從植物的特性來看,城市植被由自然植被、半自然植被和人為干擾植被組成。城市大規(guī)模的人類活動是改變城市植被的生境、類型和種類組成的主要因素。研究表明,由于城市的干擾,城市植被區(qū)系通常是本地種減少、外來種增加,植被的結(jié)構(gòu)、格局、演替,受人類活動干擾。自19世紀以來,隨著城市化的進程,這種趨勢越來越明顯。城市化的不同階段,不同的土地開發(fā)、利用方式,不同強度的人類活動對植被的影響程度不同。人類活動干擾程度強的地區(qū)本地瀕危物種的數(shù)量增加,外來物種的入侵增加。城市外來物種的數(shù)量和城市人口有顯著的正相關(guān)關(guān)系。在歐洲中部,常住人口是10萬~20萬的城市內(nèi)部,蕨類植物和開花植物有650~730種;在常住人口是25萬~40萬的城市內(nèi)部,蕨類植物和開花植物增加到900~1000種;而在常住人口過百萬的大城市中,蕨類植物和開花植物的種類超過1300種。研究結(jié)果分析,城市高度異質(zhì)化、破碎化的土地利用方、景觀格局,及人類美化居住環(huán)境等活動是引入、傳播外來物種的主要因素。城市植物的生境、組成、結(jié)構(gòu)、格局同城市的空間格局有明顯的關(guān)系。從城市中心到邊緣區(qū),以建筑為主的不透水地表覆蓋率降低;城市植物的種類和覆蓋面積相應增加。McDonnell(1997)描述了物種豐富度,多樣性隨著城市發(fā)展梯度形成一個遞降梯度。從城市邊緣到市中心,自然棲息地衰弱或消失,取而代之地是人工建設的棲息地。城市中心區(qū)的外來物種和一年生植物數(shù)量明顯增加。2.2.2鳥類與生境的關(guān)系城市生態(tài)系統(tǒng)營建了適宜人類聚居的生存環(huán)境,人工化的建筑格局取代、改變、影響了城市動物的寄居、生存棲息環(huán)境。在城市區(qū)域基本沒有大、中型動物的蹤跡。除了動物園等人工飼養(yǎng)場所外,一些小型哺乳動物、無脊椎動物、鳥類、兩棲爬行類動物棲息于城市生態(tài)系統(tǒng)。研究表明,鳥類是很好的研究城市化對生態(tài)系統(tǒng)影響的指示物種。鳥類的組成、數(shù)量、分布隨著景觀格局的改變變化靈敏。城市化通過改變物種棲息地,食物供給等生物因素直接影響了鳥類的生存條件,或通過改變生物鏈、生物之間的競爭、捕食關(guān)系而間接改變鳥類的生存條件。城市綠地覆蓋面積同鳥類的種類,數(shù)量之間有直接的關(guān)系。城市地區(qū)鳥類種群的最顯著特征是外來種的引入,本地種的減少。城市內(nèi)部本地種的減少主要是由于自然棲息地的減少,無法抗拒的人為干擾。一些關(guān)于城市鳥類生存條件的研究,還揭示了城市化引起的局部微氣候,水熱條件,食物供給,巢穴,等物理、化學因素的改變都會影響鳥類的生存狀況。Beissinger和Osborne(1982)選擇兩個固定點,比較研究了兩個居民居住區(qū)內(nèi)和一個森林公園內(nèi)的鳥類棲息情況。研究結(jié)果表明居住區(qū)內(nèi)棲息的鳥類種群數(shù)比森林公園少了九種,結(jié)論得出導致這種差異的主要原因是城市居住區(qū)內(nèi)的植被綠化率低,鳥類棲息地的破碎化程度高。Souleetal.(1988)在SanDiego城市海岸帶的溪谷地區(qū)的鳥類研究中,選擇37個分離的鳥類棲息地,研究了棲息地的破碎化、分離程度對鳥類多樣性的影響。研究結(jié)果表明這些分離的鳥類棲息地中,鳥類的多樣性,豐富度等特征同溪谷發(fā)育程度,林地覆蓋率,溪谷覆蓋范圍,和捕食條件等因素關(guān)系密切。城市化對鳥類群體的影響是廣泛的,而且不同城市化水平產(chǎn)生的影響程度是不同的。然而,不同城市空間景觀格局的變化,如土地利用強度,異質(zhì)度,以及連通度的變化對鳥類種群的豐富度,多樣性,及其生存繁殖能力影響的研究還不夠全面、深入。除了鳥類種群的研究,其他一些生活在城市區(qū)域的動物,如兩棲類、小型哺乳動物、魚類、及一些大型無脊椎動物的時空分布特征同城市土地利用格局關(guān)系緊密。城市的土地開發(fā)利用,交通網(wǎng)絡的發(fā)展侵占或分離了動物生境,改變了生境的環(huán)境條件,進而影響動物的生存。城市動物種群的時空變化特征可以作為重要的指示因子,監(jiān)測城市發(fā)展強度,評價城市景觀格局的適宜性。2.3城市發(fā)展對當?shù)丨h(huán)境的影響2.3.1城市區(qū)域的氣候變化城市生態(tài)系統(tǒng)特有的土地利用方式,景觀格局特征,及物質(zhì)、能量代謝過程使城市微氣候條件顯著區(qū)別于周邊區(qū)域。城市區(qū)域的大氣污染程度可達到周邊地區(qū)的5~25倍。城市“硬化”的地表,高密度的人類活動,和高熱容量的建筑群體,改變著許多氣候要素,如輻射、風、蒸散、降水、云、霧量等。城市高大的建筑群體,使城市區(qū)域接受太陽直射的時間減少,達到地面的太陽輻射削弱,增強了大氣逆輻射,城市區(qū)域的氣溫增加,風速降低,云、霧量增加。城市區(qū)域微氣候的變化差異同城市的規(guī)模、格局特征和發(fā)展模式有關(guān)。美國的一些城市微氣候研究表明,城市年均溫比周圍鄉(xiāng)村高0.7oC左右,到達城市的太陽輻射削弱了20%左右,風速降低了10~30%。國內(nèi)也分析比較了一些典型城市的熱島現(xiàn)象,如北京、上海、廣州等大城市,揭示了城市熱島現(xiàn)象同城市地理位置、規(guī)模、下墊面性質(zhì)及人類活動特征等許多綜合因素有關(guān)。2.3.2地表徑流、地表質(zhì)量、地下水水文過程變化許多城市生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)育著豐富的水系,城市水文過程的改變主要是由于城市化對流域的影響,大面積城市不透水的硬地面取代了自然植被為主的透水軟地面,徑流過程、水體質(zhì)量發(fā)生變化。地表徑流量增加,流速加大,對土壤的侵蝕增強,徑流污染負荷增強、洪水發(fā)生頻率增加;地下水的水位降低,水質(zhì)變差。研究表明,區(qū)域的土地利用方式,地表覆蓋類型是影響水文過程的重要因素。例如,植被覆蓋地區(qū)5~15%的降水會形成地表有效徑流,而非植被覆蓋的水泥地面則有60%的降水會形成徑流。河流水質(zhì)污染成分50%以上來自地表徑流,城市下游的水質(zhì)82%受地表徑流控制。因此,改善