緩解城市熱島效應的方法

[精品]緩解城市熱島效應的方法Part1關鍵詞城市熱島緩解效應|冷卻網絡|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/綠景觀，表現為涼爽的島嶼，由于其有效的冷卻效果而受到高度關注。以往對藍/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，它們無法提供穩(wěn)定的冷卻服務。因此，基于“源地-廊道-網絡”范式，提出了一種通過改善島嶼的連通性來減輕跨區(qū)域城市熱島影響的新方法。b.方法以中國人口最密集的地區(qū)之一廣佛都市區(qū)（GFMA）為案例研究背景，結合局部等值線樹法、最小累積阻力模型和復雜網絡對源地進行識別和評價，連接冷卻網絡的廊道。c.結果整個廣佛都市區(qū)確定了35個冷卻源地和78個島嶼連接廊道。公園等建成區(qū)的島嶼具有較高的冷卻強度，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，高度集中。冷卻網絡由分層構建的島嶼源地和廊道組成，分別為緩解城市熱島效應提供了動力和穩(wěn)定性。d.結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)的冷卻網絡戰(zhàn)略，揭示對具有潛在跨區(qū)域城市熱島威脅的城市的重要政策影響。Part3研究內容在本研究中，提出了一種新的景觀連通性方法來減輕基于源地-廊道-網絡范式的城市熱島效應。更具體地說，本研究的目的是：(1)使用局部等高線樹法將冷島識別為冷源區(qū)；（2）綜合考慮綠地、水體、地形、建筑四個因素，考慮熱交換難度和土地利用變化，構建島嶼連接阻力面；(3)應用最小累積阻力模型識別島嶼連接廊道和冷卻網絡；(4)根據通風、冷卻強度和景觀連通性，優(yōu)先考慮島嶼源區(qū)域和連接廊道。Part4研究方法a.

研究框架冷卻網絡的建設過程如圖1所示。圖1：構建島嶼連通網絡的框架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年提出加強廣佛聯系戰(zhàn)略以來，近20年來，廣佛融合成效顯著。兩座城市之間的人員流動和產業(yè)聯系正在增加。受城市化影響，形成了大型熱島，尤其是在廣佛交界處。同時，隨著兩市聯系的加強，交界處的土地覆被類型也發(fā)生了巨大變化，建設用地面積不斷增加，直接導致城市熱島強度增加。因此，隨著區(qū)域一體化程度的加強，城市熱島效應的壓力進一步加劇，有必要將廣佛都市區(qū)作為一個整體，優(yōu)化大都市區(qū)島嶼的連通性，以促進城市熱島效應的緩解。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)中熱島和冷島的識別結果。2000年至2018年，在廣佛一體化城鎮(zhèn)化背景下，兩市連片熱島現象越來越明顯。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。這種分布進一步突出了促進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個面積大于5平方千米的島嶼被選為冷源地。其冷卻強度和連通性的評價結果如圖4所示。35個冷源區(qū)總面積為2894.29平方千米，面積中位數為32.37平方千米，說明大部分冷源區(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)內平均熱島強度為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模型用于識別廣佛都市區(qū)中的島嶼連接廊道。如圖6所示，共識別出80條廊道，可以看出，在廣佛都市區(qū)東西兩側，島嶼連接廊道密集，長度較短，阻力較小。兩城交界處的廊道較為稀疏，長度較長，阻力較大，靠近熱島中心，是防止熱島集聚或向外擴展的重要防線。有必要通過增加綠地和水體的面積比例來進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）降溫網絡經過綜合評價，廣佛都市區(qū)降溫網絡的評價結果如圖7所示。三個一級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。十六個二級和三級冷源區(qū)數量相同，由中部逐漸向邊境延伸。一級干線14條，主要集中在北部冷源密集區(qū)，二級干線20條，主要分布在東部邊界，三級干線9條，分布在中部。研究區(qū)。與其他廊道相比，主要的三層走廊數量相對較少。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條二級廊道、15條二級二級廊道和7條二級三級廊道。所有都是非盛行風向的廊道。圖7：廣佛都市區(qū)降溫網絡Part6討論a.對減緩熱島效應的影響從城市生態(tài)廊道規(guī)劃來看，很少有廊道被規(guī)劃或設計用于緩解熱島效應。隨著城市化背景下熱島效應的加劇，以緩解熱島效應為核心目標的供冷管網建設是通過增強城市對氣候變化的適應性來實現區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。與孤立的冷卻單元相比，冷卻網絡更有利于實現更穩(wěn)定、更高效的冷卻效果。其中，廣佛都市區(qū)的冷源區(qū)在空間上表現出明顯的層次特征。1級源地位于內側，靠近熱島中心區(qū)，是熱島效應毗連區(qū)重要的城市冷源。圖8：廣佛都市區(qū)降溫環(huán)區(qū)b.對減緩熱島效應的影響城市綠色基礎設施和藍色網絡的建設，不僅為居民提供了日常休息的場所，而且提高了城市生態(tài)系統的質量。緩解熱島效應是一種重要的以自然為基礎的解決方案。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71%。因此，可以通過構建城市藍綠景觀降溫網絡，明確相應的保護和建設重點，進一步優(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出類似的特征。一級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，并連接周圍的獨聯體和城市的中心獨聯體。它們是阻止熱島擴張和持續(xù)輸送冷空氣的關鍵綠色屏障，需要優(yōu)先保護冷空氣。二層主廊道距離市區(qū)較遠，冷卻能力較強，靠近冷卻源區(qū)域。它們有良好的生態(tài)背景，也應該首先得到保護。次要走廊并不在盛行風向，位置在廣佛都市區(qū)的邊緣地區(qū)，未來可考慮。主要廊道和次要廊道的土地覆蓋類型以林地、農田和水體為主，生態(tài)質量較好。3級廊道長度長，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用地為主。因此，由于建設用地的改造成本較高，三級廊道的建設主要集中在剩余但有限的綠地、水體或未利用土地的藍色和綠色基礎設施上。隨著熱島效應的擴大，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系的背景下，兩市應加強跨區(qū)域島嶼連接廊道的建設，并考慮聯合城市規(guī)劃，以緩解都市圈的熱應力。c.不足和啟示減輕熱島效應一直是城市生態(tài)學的熱點問題。該研究為在廣佛都市區(qū)中構建冷卻網絡的跨區(qū)域熱應力緩解策略提供了參考。在構建島嶼連接阻力面時，受數據可用性和準確性的影響很大。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。但城市的風環(huán)境和熱環(huán)境極其復雜，路網、氣候、產業(yè)布局等諸多因素也可能對島嶼連接電阻產生潛在影響。因此，在確定島嶼連接走廊時，應考慮更多的影響因素。此外，冷卻網絡還需要在實踐中進一步驗證，為大規(guī)模的散熱策略提供依據，可以結合觀測和建模結果。此外，本研究采用MCR模型構建連接冷源區(qū)域的廊道。但是，僅標識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絡中的關鍵點也很重要。在未來的研究中，兩者也應納入廊道建設。可以與觀測和建模結果相結合。Part7結論在快速城市化和區(qū)域一體化以及熱島效應加劇的背景下，專注于減輕熱島效應的學術研究，特別關注藍/綠景觀的冷卻能力，這是一種基于自然的解決方案，在城市中越來越受到關注。然而，目前大多數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絡。本研究將生態(tài)網絡的理念引入到城市熱應激緩解策略中，并通過促進島嶼的景觀連通性提出了

熱島效應緩解方法。基于地形、建筑、水體、綠地四大要素，構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個島嶼連接廊道。對島嶼連廊的通風、連通性和地表溫度特性的評價表明，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