东北地理所在城市商业区街谷植被冷岛效应研究中取得新进展
城市化快速发展使街谷成为都市景观的重要组成,其几何形态强烈影响气流、辐射与温度分布,从而形成复杂的微气候。建筑吸收太阳辐射与释放废热会加剧城市热岛,而树木则通过遮阴与蒸散实现冷岛降温。然而,树木与建筑的综合影响在街谷这一微观尺度上长期被低估,尤其是商业区内部,零售活动带来的高人流、空调外排及交通活动会加强热环境负荷,更增加了其降温机制的复杂性。现有研究多聚焦于狭义的街谷形态,忽视了广泛意义上不同行道树/建筑搭配的谷景观类型。商业区中各种零售、2D/3D景观结构与行道树植被结构之间组成了复杂的耦合关系,但是尚未充分提出一种客观的估测方法可以科学的量化其中冷/热岛效应,并且从技术层面如何实现利用低成本、高效的评估尚不清晰。
针对上述科学空缺,研究团队以北京市为研究区,基于长光卫星JL1KF01A宽幅3m分辨率的高清影像,结合零售密度poi和3D-GloBFP等多源数据,在对已有研究综述的基础上提出了一种新颖的冷岛评估模型,并将其应用于广义上的4种街谷景观类型。结果显示,高密度商业区街谷多集中在建筑高耸、道路宽阔及密集不透水面构成典型热累积格局景观当中;地表温度(LST)在道路与路侧分布均呈正偏态,不透水面区域LST可升高至42C 以上;商业区行道树可带来−0.01~−4.34C的显著降温,但其在高密度零售区街谷中却对于热效应(0.01~3.70C )表现出“无能为力”。四类街谷中,树冠封闭型具有最低平均温度,而高建筑峡谷最高。

图1. 广义4种类型城市商业区街谷景观以及其中行道树冷到效应的评估模型.
不同零售类型表现出差异化的温度响应。娱乐与酒店类商业因拥有较多蓝绿空间,在多数零售密度区间中与LST呈负相关;而购物与生活服务类因不透水面占比高、建筑密度大,则呈现更明显的热累积。随零售密度增加,建筑高度与绿地面积均呈倒U型变化,并在10~30%与70~90%零售密度区间出现最佳降温表现。人口热力数据进一步验证了高密度商业区温度上升与人流集聚的同步性。

图2. 商业区零售密度-景观指数-冷/热岛温度传递回归的桑基相图.
极大似然估计结果表明,绿蓝空间对降温贡献最强,其中绿地为主导因子;不透水面始终有正向升温效应;建筑高度则提供轻度但稳定的阴影降温作用。此外,空气动力学功能降温主要分布在北京西部和北部的零售集中区,而树冠生化功能降温主要集中于东部高密度商业区,表明植被的调节降温功能是与街谷景观中空气动力学机制耦合发生。
该研究发表于城市森林景观领域重要期刊Sustainable Cities and Society(C刊),东北地理所魏红旭副研究员为第一作者,由大连民族大学郭鹏副教授(通讯作者)、贵州大学周长威副教授、广东生态工程职业学院徐心慧副教授等共同完成。本研究得到国家自然科学基金面上项目(41971122)、中央高校基础研究基金(0919/140193)和中国科学院东北地理与农业生态研究所学科发展基金(E4ZXS10701)的共同资助。
论文信息:
Wei,H.,Liu,Y.,Xu,X., et al.Retail form and vegetation interactions in street canyon cooling: A case study on 3D urban form using JL1KF01A data. Sustainable Cities and Society,2025,135: 107104.
链接:
https://doi.org/10.1016/j.scs.2025.107014
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