中国重庆城市热岛效应对土地利用与地表能量平衡的响应机制及未来情景模拟研究

本研究针对山地城市热岛(UHI)演化机制研究不足的问题，整合Landsat与CMIP6数据，结合ECCM/EGCCM方法解析1992-2062年重庆UHI演变。发现建成区面积增长1399%，UHI强度增加2.56°C（2022年），2062年将达3.45°C(SSP2-4.5)/3.81°C(SSP5-8.5)。能量平衡分析显示净辐射(R2=0.88)与感热(R2=0.85)主导UHI形成，潜热下降22.7%。研究为全球城市热环境治理提供自然解决方案的理论依据。

　　

随着城市化进程加速，中纬度地区如中国重庆的城市热岛效应(Urban Heat Island, UHI)持续加剧。然而，土地利用/覆被变化(Land-Use/Land-Cover Change, LULCC)与地表能量平衡对山地城市UHI的联合影响机制尚未明确。本研究通过融合Landsat遥感数据与CMIP6气候预测模型，结合扩展收敛交叉映射(Extended Convergent Cross-Mapping, ECCM)和扩展地理收敛交叉映射(Extended Geographical Convergent Cross-Mapping, EGCCM)方法，模拟了1992至2062年不同社会经济情景(SSP2-4.5和SSP5-8.5)下重庆UHI的演化轨迹。结果显示：建成区面积激增1399%（从230 km²扩张至3447 km²），2022年UHI强度同比上升2.56°C。未来预测表明UHI将持续强化，至2062年分别达3.45°C(SSP2-4.5)和3.81°C(SSP5-8.5)。地表能量平衡分析揭示UHI与净辐射(R²=0.88)及感热通量(R²=0.85)高度相关，而潜热通量下降22.7%（从110 W/m²降至85 W/m²）。植被覆盖区呈现显著冷却效应(R²=0.79)，不透水面则加剧辐射强迫。因果分析识别建成区(ρ>0.75)和裸地(ρ≈0.65)为主要驱动因子，森林则有效缓解热累积(ρ≈-0.70)。研究还发现河谷型城市核心区的感热通量较平坦区域高出15–20%，凸显地形对热环境的调制作用。该成果通过构建气候预测与因果推断相结合的可移植框架，为全球山地城市应对热挑战提供了基于自然的适应性规划策略。