文章亮点
• 研究了全球七个北方城市群在不同背景气候带中的城市热岛强度。
• 降水增多可以增强（减弱）白天（夜间）的
城市热岛强度
。
• 近期城市绿化的降温效果在很大程度上取决于背景气候。
• 对流和蒸散是
城市热岛强度
发展的两个重要因素。
图形摘要
城市地区的建筑物彼此之间非常接近，会导致吸收热量、减少自然通风，并改变局部辐射、水和能量平衡。
再加上较少的植被和人类活动释放的热量，城市就形成了所谓的
城市热岛（
UHI
）
，导致城市的平均地表或空气温度总体上高于其周围农村地区。
UHI会提高脆弱人群（老人、婴儿和儿童）的发病率和死亡率，尤其是在夏季热潮期间。同时，夏季的UHI也通过增加空间冷却需求，对建筑能耗产生重大影响，并通过改变住宅和室外景观使用对水消耗产生重大影响。
量化UHI强度和潜在机制可以为未来UHI的预测和缓解提供科学依据。
此外，
对城市系统的自然和人为影响进行建模至关重要，对城市可持续性和生物多样性保护有着巨大的好处。
图1 2005-2018年7个城市群的区位及其城市扩展
图2 2005-2018年模拟ET与ERA5-land数据的精度分析
地表城市热岛强度（
SUHI
）
，通常定义为城市和周围农村地区之间的地表温度（
LST
）差异
，已在多个气候区的许多城市中进行了观察和分析。然而，这些研究仅针对特定城市或特定背景气候调查SUHI，
并未对SUHI与气候之间的关系提供更广泛的理解
。
因此，
量化背景气候（夏季温度和年降水量，以下简称温度和降水量）对SUHI的影响至关重要，可以辅助制定多个气候区的UHI有效缓解政策。
图3 2005-2018年7个城市群核心城市日间和夜间SUHI时空格局及各区域整体SUHI分布
城市绿地（
UGS
）是一种公有的、公众可进入的、植被覆盖率高的开放空间，例如公园、林地、自然区域和其他绿地。
UGS被认为是调节小气候最有效的城市景观要素。目前，
很少有研究比较多个背景气候区下的城市绿化。
因此，
有必要评估UGSF和SUHI之间的关系及其潜在机制。
图4 BTH、LD和UQ地区SUHI与降水的关系
为了揭示背景气候对SUHI的影响以及背景气候如何影响UGS的冷却效果，
该研究提出了假设：
（1）
气候条件（即降水和温度）影响白天和夜间SUHI；
（2）
现代城市绿化空间的降温效果在不同的气候带下有所不同；
（3）
对流和蒸散是SUHI发展的两个重要因素。为了验证上述假设，根据高分辨率Köppen-Geiger气候分类数据选择了北半球的七个全球城市群。
首先，
研究了全球七个北方城市群夏季白天和夜间的SUHI动态时空格局；
其次，
在不同的背景气候（即降水和温度）下，研究了SUHI对城市绿地率的不同响应，量化了不同气候带下UGSF的降温效果；
第三，
将地表过程的贡献分解为蒸散和对流等几个部分，以进一步了解SUHI的形成机制；
最后，
针对UGSF的实施提出了一些SUHI缓解策略。
图5 BTH、LD和UQ地区SUHI与温度的关系
研究结果表明：
（1）
在温带（即JP、LD、YZ地区）发现了最高的日间SUHI（0–10℃），而干旱区的日间SUHI最低。寒温带地区日间SUHI高于夜间，干旱温带地区日间SUHI低于夜间。市中心的SUHI高于郊区（超过2°C）。
（2）
在所有三个气候带中，年降水量的增加会增强（减少）白天（夜间）的SUHI，而温度的升高会增强白天和夜间的SUHI（不包括UQ地区）。
（3）
UGS在日间SUHI的降温效应高度依赖于背景气候（寒带>温带>干旱区）。
该研究可以更好地了解在不同背景气候下UGSF对SUHI的降温作用机制，有助于缓解城市气候变化的潜在风险。
图6 UGS不同地表过程对SUHI的贡献
图7 城市扩展区UFI强度与UGSF的关系
图8 各气候带UGSF和SUHI之间的缓解关系
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https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149553
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