通风廊道对于城市气候适应性提高以及人居环境品质改善具有重要意义,开展综述分析有利于对城市通风廊道研究进行系统梳理.既往综述研究过多强调通风廊道的理论框架、实践案例与规划编制,对通风廊道的构建方法及效应维度关注不足.总结了城市通风廊道的概念内涵、系统构成与研究进展,并指出其与城市风环境的关联,从微观与宏观尺度分别梳理了城市通风廊道的构建方法,归纳微观尺度方式为基于现状或模拟气流的观测,包括实地测量法、风洞实验法与计算机数值模拟法,宏观尺度方式为基于空间形态指标的通风路径测度,具体涵盖建筑形态指标选取、评价体系构建、空间路径生成3个步骤.研究也对城市通风廊道的效应维度、管控措施与规划实践进行概括,指出其效应维度主要聚焦于引风、降温、除霾,管控措施以指标预警方式为主,规划实践具有因地制宜的特征.未来研究应结合电路理论挖掘新的通风廊道构建方法与模型,从低碳与健康两个方面拓宽通风廊道效应维度,同时尝试利用多学科交叉的方式处理通风廊道研究尚存的矛盾争议.

建设城市生态绿楔,发挥其冷岛与通风降温作用以有效减缓热岛效应,是提升城市适应气候变化能力的重要抓手.对生态绿楔的保育情况及其冷岛效应开展动态化监测与周期性评估,是保障其热岛减缓效益的关键手段.本研究基于多源遥感数据,利用马尔可夫转移矩阵、土地利用动态度、土地利用程度综合指数等方法对2013、2020年武汉市六大生态绿楔的土地利用变化情况进行系统分析,并对生态绿楔的地表温度及其冷岛效应变化特征展开评估.结果表明:2013-2020年,武汉市生态绿楔存在大量生态用地被建设用地侵占的情况,其中,水域面积下降最大.随着生态绿楔持续被侵蚀,六大绿楔地表温度均呈现上升趋势,同时,生态绿楔的冷岛效应也呈现减弱趋势.六大绿楔中,大东湖、汤逊湖和武湖生态保育程度较好,土地利用变化速度较慢、整体开发程度较低;青菱湖、后官湖保育程度一般;受武汉市西进政策影响,府河建设开发强度较高,水域占比下降程度(7.1％)、升温幅度(3.00℃)及冷岛效应影响距离缩减(210 m)均为六大绿楔中最高.研究结果可为面向热岛减缓的武汉市生态绿楔专项规划制定与管理等提供科学依据.

城市热岛效应严重影响城市居民的日常生活和健康,而城市绿地被认为是缓解城市热岛效应、降低夏季城市地表温度的有效途径.本研究选定关中平原城市群的天水、西安、运城3市主城区为研究区,基于2021年7-8月的MODIS、Landsat 8和Sentinel-2数据反演地表温度、提取绿地信息,运用GIS空间分析、景观生态学和统计分析方法,探讨了绿地斑块的面积、形状特征及景观格局指数对降温效果的影响.结果表明:在不同城市化水平和不同尺度下,绿地斑块均有稳定降温效果;且随着城市化水平提高,相同绿地斑块的降温效果增强;相较于零散破碎、形状复杂的小面积绿地,连续集中、形状规则的大面积绿地有更好的降温效果,绿地面积达到10 hm2或面积周长比增加到3后,随着绿地面积增加、形状趋于规则,降温效果增强幅度变小.研究结果可为不同城市化水平区域的绿地规划提供科学依据.

垂直绿化系统是促进建筑节能减排和缓解城市热岛效应的可持续方案,也是实现城市生态建设的重要途径之一.本文系统归纳了垂直绿化系统热效应的4个主要的影响机理,即遮阳作用、蒸散作用、隔热作用和控风作用,阐明垂直绿化对建筑降温节能的影响,并分析垂直绿化对植物冠层和周围空气的降温效应以及对缓解热岛效应的影响.最后,基于已有的垂直绿化热效应研究,提出未来垂直绿化研究的重点方向,旨在加快绿色城市建设的进程和实现碳中和目标.

屋顶绿化作为基于自然解决方案的一种生态战略,可以有效缓解城市的一系列生态环境问题.为了更好的挖掘屋顶绿化在城市生态系统中的应用潜力,需要从屋顶绿化生态系统调节服务出发,全面且定量地认识屋顶绿化与城市生态系统的关联机制.阐述了屋顶绿化的构成要素,屋顶绿化生态系统调节服务的内在机制;回顾了屋顶绿化生态系统主要调节服务与政策推动建设效果;从屋顶绿化推行制约因素及生态系统调节服务研究等方面进行了展望.目前,屋顶绿化研究主要侧重于环境调节服务.在水环境调节方面,当前多针对屋顶绿化的水环境调节功能开展研究,还需进一步从屋顶绿化生态系统水循环的角度探究,明确屋顶绿化在什么条件下是径流的污染源.在热环境调控方面,多数研究集中在量化屋顶绿化对城市热环境的影响,而驱动屋顶绿化降温效应的内在机制与城市热环境调节服务之间的定量联系还尚需深入研究.在建筑能耗方面,目前仍然缺乏建筑物的能源性能建模所需的屋顶绿化物理参数,需要基于长时间观测数据构建能量传输模型,从建筑-基质-植被-大气耦合的角度,综合研究屋顶绿化能量流动的过程与机制,明晰屋顶绿化与裸露屋顶之间的能量流动差异.在政策推动效应方面,我国屋顶绿化政策类型相对单一,缺乏覆盖整个屋顶绿化生命周期的推广政策.建议多维度、大范围的推动屋顶绿化建设,以期更好的改善城市生境.

城市绿地能够调节热气候,是城市实现高质量可持续发展的重要空间载体.以往研究着重探讨城市绿地夏季降温效应的空间特征,较少分析绿地热效应的全年变化规律与潜在影响因子.在南京城区选择 7 个代表性城市公园,采用热气候定点观测方法获取公园大气温度全年观测数据,并与城市中心区参照点进行对比,分析公园热效应的全年动态变化规律及背景气象因子的影响.研究发现,由于植被覆盖率、冠层郁闭度及海拔不同,不同公园热效应的季节、昼夜规律存在显著差异,主要表现为 3种形式:全年降温型,全年昼升夜降型,以及夏季全天降温、春秋冬季昼升夜降型.与城市中心区相比,公园夏季最高可降低气温7.7℃,冬季最高可增温3℃.大气温度、相对湿度,风速与太阳辐射4 个背景气象因子能解释23.5%—77.4%的公园热效应变异.夏冬两季日间热效应主要受太阳辐射和气温的影响,夜间热效应主要受风速影响:太阳辐射每升高 100W/m2,夏季日间降温强度减少 0.3℃,冬季日间增温强度增加 0.2-0.5℃;气温每升高 1℃,夏季日间降温强度提高 0.1-0.14℃,冬季日间增温强度提高 0.05-0.08℃;风速每增加 1m/s,夏季夜间降温强度减少 0.05-0.78℃,冬季夜间降温强度减少 0.4-1.1℃.研究结果有助于深入认识城市绿地热效应的复杂形成机制,并为夏热冬冷地区城市自然空间保护与气候适应性设计提供科学参考.

植被通过光合作用固定大气中的CO2来减缓温室效应,同时植被也通过改变地表能量收支影响温室效应.在过去的气候-植被研究中,大多关注气候变化对植被的影响,而植被对气候反馈的研究相对较少.植被通过调节地表能量收支、水通量等重要地气过程影响局地、区域乃至全球气候,在气候变化中的作用十分重要.因此,需要厘清植被对气候的反馈效应机制及其结果,并识别其地域差异.从生物地球物理和生物地球化学过程两方面分析植被与气候之间的作用机制,对全球及关键区域内植被变化对局地、区域乃至全球的气候反馈效应进行了系统总结:(1)生物地球物理反馈的区域特征明显,生物地球化学反馈则表现在全球尺度上,二者相互作用但难以统一;(2)植被破坏带来的气候影响在气温效应方面与生态系统的类型及地理分布相关:热带森林破坏带来增温效应,北方森林破坏带来降温效应,温带森林破坏则会通过增加森林反照率抵消丢失的固碳降温效应,气温效应表现不明显;(3)当前研究对关键过程机制考虑不够完善,不同研究方法的结果差异较大,且缺乏高质量观测数据的验证;同时考虑生物地球物理和生物地球化学的净气候反馈研究尚无法支撑植树造林对气候变化单一减缓作用的常规理解.本文可为科学评估植树造林对气候变化作用的方向与强度提供理论依据.

为研究不同园林树种夏季微气候特征,选择广东省湛江市5个园林树种:细叶榕、非洲桃花心木、人面子、大花紫薇、榄仁为研究对象,通过对其空气温度和相对湿度进行观测和对比分析,得出不同园林树种在夏季降温、增湿方面的作用差异,并比较了 5个园林树种对人体舒适度的影响.结果表明:不同园林树种的降温、增湿作用差异显著,降温率排序为细叶榕＞人面子＞非洲桃花心木＞大花紫薇＞榄仁,增湿率排序为细叶榕＞人面子≈非洲桃花心木＞大花紫薇＞榄仁,降低不舒适作用效果与降温和增湿的变化较为一致.并且相比草坪,乔木更能在炎热的夏季减少人的不适感.该研究可为热带及亚热带地区园林绿化树种应用选择、景观设计提供一定参考和理论指导.

水体热缓释效应研究对于缓解城市热岛效应具有重要意义.以长沙市30个典型水体为对象,基于改进的单窗算法得到地温反演数据,综合运用RS/GIS技术,采用样点图像分析和缓冲区分析等方法,探究景观特征对城市水体热缓释效应的影响及景观特征效率阈值.结果表明:降温面积比降温范围更合适作为研究水体热缓释的评价指标,降温面积和降温强度具有显著的季节分异特征;城市水体热缓释效应同时受到水体自身景观特征及周边景观配置影响,水体面积和植被面积占比是影响水体热缓释效应的主要景观特征,改变水体形状指数对于增强水体热缓释效应作用不明显;景观特征具有效率阈值且不同评价指标计算的效率阈值差异显著,以水体面积为例,夏季降温面积和降温强度计算的效率阈值分别为30和15 hm2,周长面积比、植被面积占比和建设区域与水体面积比的效率阈值分别为1.4、0.55％和11％;景观特征具有尺度效应,增加水体形状指数有助于改善湖滨区域热环境,而增大周长面积比使水体热缓释效应能服务城市更大范围.研究结果对于增强城市水体热缓释效应以及指导城市蓝色空间规划设计有一定的借鉴意义.

蓝绿空间作为城市绿色基础设施的重要组成部分,对促进城市热环境健康、改善局地微气候具有重要作用.利用Landsat 8遥感影像、土地利用等数据,基于辐射传输方程算法、K均值聚类算法、相关性分析等方法,量化了典型的高密度中心城区——北京五环快速路以内地区的1199块1hm2以上的蓝绿空间冷岛效应的表征指标,并分析与蓝绿空间规模、形状复杂度、景观组成、环境组成、植被覆盖等要素的相关关系,还根据蓝绿空间的不同降温特性进行分类,探讨每类蓝绿空间在缓解高密度中心城区热岛效应中的独特作用、优势与机制.结果表明:(1)蓝绿空间的规模、形状复杂度、景观组成等景观要素与冷岛效应的关系显著,如总面积、绿地面积和水体面积与降温幅度、降温范围、降温服务呈显著正相关,与降温效率和降温速率呈显著负相关;周长与降温范围、降温服务呈显著正相关,与降温效率和速率呈显著负相关;周长面积比与降温幅度和降温服务呈显著负相关,与降温效率和蓝绿空间自身温度呈显著正相关,而形状指数则与降温范围和降温服务呈显著正相关.(2)蓝绿空间的环境要素与冷岛效应也存在相关关系.蓝绿空间之间会产生冷岛效应的协同与促进现象,蓝绿空间降温范围内的其他蓝绿空间的总面积与该蓝绿空间的降温幅度、降温范围、降温服务和辐射距离呈显著正相关,与蓝绿空间自身温度呈显著负相关.(3)蓝绿空间的总面积、水体面积、周长与降温幅度之间,周长面积比与降温效率之间存在阈值,为节约土地资源、保证降温效果,建议不应过多超过阈值.(4)基于蓝绿空间在降温幅度、效率、辐射距离等方面的差异,将蓝绿空间划分为4类.高密度中心城区蓝绿空间规划建设应充分评估区域降温需求,了解蓝绿空间降温现状,合理配置具有不同降温特性和优势的蓝绿空间,在土地和资金有限的情况下,充分发挥各类蓝绿空间的冷岛效应.本研究有助于政府和规划师摸清当前蓝绿空间冷岛效应的现状、问题和发展潜力,对理论和实践具有一定参考意义.