緩解城市熱島效應(yīng)的方法

[精品]緩解城市熱島效應(yīng)的方法Part1關(guān)鍵詞城市熱島緩解效應(yīng)|冷卻網(wǎng)絡(luò)|局部等值線樹法|地表溫度|冷島|廣佛都市區(qū)Part2摘要a.

背景城市一體化加劇了城市熱島在城市間的蔓延。嵌入城市地區(qū)的藍(lán)/綠景觀，表現(xiàn)為涼爽的島嶼，由于其有效的冷卻效果而受到高度關(guān)注。以往對(duì)藍(lán)/綠景觀降溫效果的研究主要集中在孤立的島嶼斑塊上，與連接的島嶼相比，它們無(wú)法提供穩(wěn)定的冷卻服務(wù)。因此，基于“源地-廊道-網(wǎng)絡(luò)”范式，提出了一種通過(guò)改善島嶼的連通性來(lái)減輕跨區(qū)域城市熱島影響的新方法。b.方法以中國(guó)人口最密集的地區(qū)之一廣佛都市區(qū)（GFMA）為案例研究背景，結(jié)合局部等值線樹法、最小累積阻力模型和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)對(duì)源地進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)，連接冷卻網(wǎng)絡(luò)的廊道。c.結(jié)果整個(gè)廣佛都市區(qū)確定了35個(gè)冷卻源地和78個(gè)島嶼連接廊道。公園等建成區(qū)的島嶼具有較高的冷卻強(qiáng)度，從而阻礙了城市熱島的傳播，而山區(qū)的島嶼提供了更大的冷卻覆蓋范圍。廣佛都市區(qū)東北部的島嶼連接廊道密集而短，而兩市交界處的島嶼連接廊道疏而長(zhǎng)，高度集中。冷卻網(wǎng)絡(luò)由分層構(gòu)建的島嶼源地和廊道組成，分別為緩解城市熱島效應(yīng)提供了動(dòng)力和穩(wěn)定性。d.結(jié)論本研究中提出的景觀連通性方法可以作為大都市地區(qū)的冷卻網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略，揭示對(duì)具有潛在跨區(qū)域城市熱島威脅的城市的重要政策影響。Part3研究?jī)?nèi)容在本研究中，提出了一種新的景觀連通性方法來(lái)減輕基于源地-廊道-網(wǎng)絡(luò)范式的城市熱島效應(yīng)。更具體地說(shuō)，本研究的目的是：(1)使用局部等高線樹法將冷島識(shí)別為冷源區(qū)；（2）綜合考慮綠地、水體、地形、建筑四個(gè)因素，考慮熱交換難度和土地利用變化，構(gòu)建島嶼連接阻力面；(3)應(yīng)用最小累積阻力模型識(shí)別島嶼連接廊道和冷卻網(wǎng)絡(luò)；(4)根據(jù)通風(fēng)、冷卻強(qiáng)度和景觀連通性，優(yōu)先考慮島嶼源區(qū)域和連接廊道。Part4研究方法a.

研究框架冷卻網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過(guò)程如圖1所示。圖1：構(gòu)建島嶼連通網(wǎng)絡(luò)的框架Part5案例研究a.

研究區(qū)域廣佛都市區(qū)位于珠三角城市群的中心（圖2）。自2000年提出加強(qiáng)廣佛聯(lián)系戰(zhàn)略以來(lái)，近20年來(lái)，廣佛融合成效顯著。兩座城市之間的人員流動(dòng)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)系正在增加。受城市化影響，形成了大型熱島，尤其是在廣佛交界處。同時(shí)，隨著兩市聯(lián)系的加強(qiáng)，交界處的土地覆被類型也發(fā)生了巨大變化，建設(shè)用地面積不斷增加，直接導(dǎo)致城市熱島強(qiáng)度增加。因此，隨著區(qū)域一體化程度的加強(qiáng)，城市熱島效應(yīng)的壓力進(jìn)一步加劇，有必要將廣佛都市區(qū)作為一個(gè)整體，優(yōu)化大都市區(qū)島嶼的連通性，以促進(jìn)城市熱島效應(yīng)的緩解。圖2：廣佛都市區(qū)的地理位置和土地利用b.研究結(jié)果a）冷源區(qū)域圖

3顯示了廣佛都市區(qū)中熱島和冷島的識(shí)別結(jié)果。2000年至2018年，在廣佛一體化城鎮(zhèn)化背景下，兩市連片熱島現(xiàn)象越來(lái)越明顯。2018年跨區(qū)域主要熱島面積占熱島總面積的83.44%以上，主要分布在城市化程度高、人口密集的廣佛都市區(qū)中部地區(qū)。相應(yīng)地，島嶼斑塊主要分布在東北部山區(qū)和西南郊區(qū)，大都市區(qū)核心區(qū)的島嶼逐漸消失。這種分布進(jìn)一步突出了促進(jìn)島嶼連接以防止連續(xù)熱島的緊迫性。圖3：廣佛都市區(qū)冷熱島變化2018年，35個(gè)面積大于5平方千米的島嶼被選為冷源地。其冷卻強(qiáng)度和連通性的評(píng)價(jià)結(jié)果如圖4所示。35個(gè)冷源區(qū)總面積為2894.29平方千米，面積中位數(shù)為32.37平方千米，說(shuō)明大部分冷源區(qū)面積較小。大型源地主要分布在東北部的白云山和西南郊的森林公園。冷源區(qū)內(nèi)平均熱島強(qiáng)度為30.09℃，比郊區(qū)低1.21℃，表明已確定的冷源區(qū)降溫效果良好。圖4：廣佛都市區(qū)冷源區(qū)供冷強(qiáng)度及連通性b）島嶼連接廊道圖

5顯示了地形、建筑物、水體和綠地因素疊加得到的島嶼連接阻力面。圖5：廣佛都市區(qū)島嶼連接阻力面基于島嶼連接阻力面，MCR模型用于識(shí)別廣佛都市區(qū)中的島嶼連接廊道。如圖6所示，共識(shí)別出80條廊道，可以看出，在廣佛都市區(qū)東西兩側(cè)，島嶼連接廊道密集，長(zhǎng)度較短，阻力較小。兩城交界處的廊道較為稀疏，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，阻力較大，靠近熱島中心，是防止熱島集聚或向外擴(kuò)展的重要防線。有必要通過(guò)增加綠地和水體的面積比例來(lái)進(jìn)一步提高廊道的冷卻能力。圖6：廣佛都市區(qū)島嶼連接阻力面c）降溫網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)綜合評(píng)價(jià)，廣佛都市區(qū)降溫網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)結(jié)果如圖7所示。三個(gè)一級(jí)源地主要位于靠近熱島中心的中心城區(qū)，作為主要的區(qū)域冷源，為城區(qū)提供穩(wěn)定、持續(xù)的降溫效果。十六個(gè)二級(jí)和三級(jí)冷源區(qū)數(shù)量相同，由中部逐漸向邊境延伸。一級(jí)干線14條，主要集中在北部冷源密集區(qū)，二級(jí)干線20條，主要分布在東部邊界，三級(jí)干線9條，分布在中部。研究區(qū)。與其他廊道相比，主要的三層走廊數(shù)量相對(duì)較少。由于城市建筑密集，不透水地表比例高，該區(qū)域島嶼連接廊道阻力較大，該廊道分布稀疏，縫隙較大。還確定了13條二級(jí)廊道、15條二級(jí)二級(jí)廊道和7條二級(jí)三級(jí)廊道。所有都是非盛行風(fēng)向的廊道。圖7：廣佛都市區(qū)降溫網(wǎng)絡(luò)Part6討論a.對(duì)減緩熱島效應(yīng)的影響從城市生態(tài)廊道規(guī)劃來(lái)看，很少有廊道被規(guī)劃或設(shè)計(jì)用于緩解熱島效應(yīng)。隨著城市化背景下熱島效應(yīng)的加劇，以緩解熱島效應(yīng)為核心目標(biāo)的供冷管網(wǎng)建設(shè)是通過(guò)增強(qiáng)城市對(duì)氣候變化的適應(yīng)性來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。與孤立的冷卻單元相比，冷卻網(wǎng)絡(luò)更有利于實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的冷卻效果。其中，廣佛都市區(qū)的冷源區(qū)在空間上表現(xiàn)出明顯的層次特征。1級(jí)源地位于內(nèi)側(cè)，靠近熱島中心區(qū)，是熱島效應(yīng)毗連區(qū)重要的城市冷源。圖8：廣佛都市區(qū)降溫環(huán)區(qū)b.對(duì)減緩熱島效應(yīng)的影響城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施和藍(lán)色網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，不僅為居民提供了日常休息的場(chǎng)所，而且提高了城市生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量。緩解熱島效應(yīng)是一種重要的以自然為基礎(chǔ)的解決方案。在本研究確定的78條島嶼連接廊道中，水體和綠地所占比例均超過(guò)71%。因此，可以通過(guò)構(gòu)建城市藍(lán)綠景觀降溫網(wǎng)絡(luò)，明確相應(yīng)的保護(hù)和建設(shè)重點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化廣佛都市區(qū)廊道的整體布局。同一層的廊道往往表現(xiàn)出類似的特征。一級(jí)主要廊道主要分布在東部地區(qū)和邊境地區(qū)。他們靠近熱島的邊界，并連接周圍的獨(dú)聯(lián)體和城市的中心獨(dú)聯(lián)體。它們是阻止熱島擴(kuò)張和持續(xù)輸送冷空氣的關(guān)鍵綠色屏障，需要優(yōu)先保護(hù)冷空氣。二層主廊道距離市區(qū)較遠(yuǎn)，冷卻能力較強(qiáng)，靠近冷卻源區(qū)域。它們有良好的生態(tài)背景，也應(yīng)該首先得到保護(hù)。次要走廊并不在盛行風(fēng)向，位置在廣佛都市區(qū)的邊緣地區(qū)，未來(lái)可考慮。主要廊道和次要廊道的土地覆蓋類型以林地、農(nóng)田和水體為主，生態(tài)質(zhì)量較好。3級(jí)廊道長(zhǎng)度長(zhǎng)，累積阻力大，靠近城市中心區(qū)域，尤其在兩市交界處，土地利用類型以建筑密集覆蓋的建設(shè)用地為主。因此，由于建設(shè)用地的改造成本較高，三級(jí)廊道的建設(shè)主要集中在剩余但有限的綠地、水體或未利用土地的藍(lán)色和綠色基礎(chǔ)設(shè)施上。隨著熱島效應(yīng)的擴(kuò)大，它們是阻止熱島形成集群的第一道屏障。此外，在廣州和佛山城市人與自然緊密聯(lián)系的背景下，兩市應(yīng)加強(qiáng)跨區(qū)域島嶼連接廊道的建設(shè)，并考慮聯(lián)合城市規(guī)劃，以緩解都市圈的熱應(yīng)力。c.不足和啟示減輕熱島效應(yīng)一直是城市生態(tài)學(xué)的熱點(diǎn)問(wèn)題。該研究為在廣佛都市區(qū)中構(gòu)建冷卻網(wǎng)絡(luò)的跨區(qū)域熱應(yīng)力緩解策略提供了參考。在構(gòu)建島嶼連接阻力面時(shí)，受數(shù)據(jù)可用性和準(zhǔn)確性的影響很大。島嶼連接的影響因素僅包括地形、建筑物、綠地和水體，考慮到通風(fēng)和冷卻能力。這些因素在一定程度上可以反映島嶼連接的阻力。但城市的風(fēng)環(huán)境和熱環(huán)境極其復(fù)雜，路網(wǎng)、氣候、產(chǎn)業(yè)布局等諸多因素也可能對(duì)島嶼連接電阻產(chǎn)生潛在影響。因此，在確定島嶼連接走廊時(shí)，應(yīng)考慮更多的影響因素。此外，冷卻網(wǎng)絡(luò)還需要在實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證，為大規(guī)模的散熱策略提供依據(jù)，可以結(jié)合觀測(cè)和建模結(jié)果。此外，本研究采用MCR模型構(gòu)建連接冷源區(qū)域的廊道。但是，僅標(biāo)識(shí)了廊道的位置和方向。而在城市規(guī)劃中，廊道的寬度和島嶼連接網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵點(diǎn)也很重要。在未來(lái)的研究中，兩者也應(yīng)納入廊道建設(shè)?？梢耘c觀測(cè)和建模結(jié)果相結(jié)合。Part7結(jié)論在快速城市化和區(qū)域一體化以及熱島效應(yīng)加劇的背景下，專注于減輕熱島效應(yīng)的學(xué)術(shù)研究，特別關(guān)注藍(lán)/綠景觀的冷卻能力，這是一種基于自然的解決方案，在城市中越來(lái)越受到關(guān)注。然而，目前大多數(shù)研究都集中在孤立的綠地、水體、公園和其他城市低溫區(qū)域。很少有研究從區(qū)域一體化的角度建立冷卻網(wǎng)絡(luò)。本研究將生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的理念引入到城市熱應(yīng)激緩解策略中，并通過(guò)促進(jìn)島嶼的景觀連通性提出了

熱島效應(yīng)緩解方法?；诘匦?、建筑、水體、綠地四大要素，構(gòu)建了影響島嶼連接的阻力面。使用MCR模型，獲得了廣佛都市區(qū)中的78個(gè)島嶼連接廊道。對(duì)島嶼連廊的通風(fēng)、連通性和地表溫度特性的評(píng)價(jià)表明，城市建成區(qū)的森林公園等島嶼接近熱島中心，是阻礙連片的第一條線。大