【文献学习】构建多层次城市生态降温网络缓解城市热岛效应

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文章摘要

在全球变暖和快速城市化的背景下，地表城市热岛效应（城市热岛）日益严重。减缓城市热岛效应的研究可以为城市规划者和决策者提供有益的参考，对城市的可持续发展具有重要意义。该文以城市总体规划的实际需求为导向，以合肥市为例，结合形态空间格局分析（MSPA）、景观连通性分析和电路理论等方法，提出了多层次生态降温网络缓解城市热岛的新方法。结果表明（1）识别出19个热源斑块和24个冷源斑块，分别主要分布在主城区和郊区。（2）中心城区冷热气流扩散过程的阻力值高于周边地区。（3）在大都市层面上，冷热源之间有71条廊道和46个障碍点，而在主城区层面上，热-热源之间有41条廊道和70个夹点。（4）通过加强冷-热源之间的连通性和打破热-热源之间的连通性，有可能缓解局地温差效应。该文提出的方法可以为改善城市热岛效应提供新的启示 。

研究区域

合肥是安徽省的省会城市，位于中国东部，长江以北。海拔范围为12至45米。它具有典型的北亚热带湿润季风气候。根据历史记录，多年平均气温为15.7°C，最高气温（41°C）出现在2021年，最低气温（-20.6°C）出现在1955年。自2000年以来。合肥在推出重塑新都会区的多项城市发展战略后，经历了意想不到的经济和城市增长，使其成为“中部崛起”战略的关键城市。作为中国十大最热门城市之一，合肥经历了标签化的城市热岛效应然而，相关城市规划文献中缺少诸如提高城市居民的热舒适度和减轻极端夏季城市热岛等问题 。

图1  研究区概况图。

研究方法

1. “冷源”和“热源”的空间分布

根据地表温度分类结果（4），得到了热源和冷源区域。热源和冷源区域总面积为329.5154km2和898.4155km2，分别占大都市区的11.93%和32.54%。热源地区以主城区为主，城市化程度高，建筑和人口密集，城市热岛现象显著。冷源区域主要分布在城市郊区，以蓝色和绿色空间为主。此外，获得了冷源区域（图5（a））和热源区域（图5（b））。主城区热源区域为228.54km2，占据了总热源区域的69.36%，而主城区的冷源区域仅占总冷源区域的28.79% 。

图 3 地表温度强度分类标准。

根据冷源和热源核心选择结果以及景观连通性分析，确定了冷源和热源。随后，使用自然中断法对它们进行分类。最后，确定了 24 个重要冷源，包括 4 个一级（一级）冷源、1 个二级（二级）冷源和 10 个三级（三级）冷源，总面积为 2.10 km2 （图 5）。在主城区层面，共确定了19个重要热源斑块，其中3个一级热源、7个二级热源、9个三级热源，总面积140.76 km2 （图6）。

图 4 冷源斑块分级图

图 5 热源斑块分级图

2. 阻力面

综合阻力面表明，建筑密度、人口密度和道路密度较高的中心城区的阻力值高于周边地区（图 6）。这说明中心城区的空气流动阻力较大，阻碍了郊区冷空气的流入，不利于冷热源之间的空气传递。然而，这些区域更有可能成为热-热源之间相互连接的垫脚石，形成热源走廊，将相邻的热热源汇聚在一起。

图7 阻力面

3. 创建多级城市供冷网络

在大都市层面，绘制了冷热源（图7（a）），提取出71条廊道，总长度为326.82 km（图7）同时，确定了46个冷热源之间的生态屏障点，总面积为83.48 km2.冷热源之间的廊道连接了大部分研究区域，分布均匀。该网络的生态屏障点主要分布在城市建成区和郊区农田区（图8）。