城市環(huán)境研究所在城市高密度建成區(qū)屋頂綠化降溫效應(yīng)模擬研究方面取得新進(jìn)展

快速城市化進(jìn)程中城市高密度地區(qū)面臨發(fā)展空間不足、生態(tài)空間匱乏、城市熱島效應(yīng)顯著等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了城市的可持續(xù)發(fā)展。大量研究證實(shí)，屋頂綠化是解決城市高密度地區(qū)用地緊缺與生態(tài)建設(shè)矛盾、緩解城市熱島效應(yīng)的有效措施。然而，目前針對(duì)城市高密度地區(qū)屋頂綠化降溫效應(yīng)的多情景量化模擬研究較少，且缺乏城市尺度上基于規(guī)劃情景的城市高密度建成區(qū)內(nèi)屋頂綠化降溫效率空間化模擬方法。中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所可持續(xù)城鎮(zhèn)化與智慧城市研究組（吝濤團(tuán)隊(duì)）通過(guò)文獻(xiàn)綜述和前期實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)綠化屋頂降溫效率存在邊際效用遞減規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合遙感地表溫度反演和數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型，提出了一種簡(jiǎn)化且易操作的綠化屋頂降溫效應(yīng)空間量化模型，可用于模擬不同規(guī)劃情景下城市高密度建成區(qū)綠化屋頂?shù)慕禍匦Ч?。進(jìn)一步，為了說(shuō)明模型的適用性和可操作性，該研究以廈門(mén)島為案例，定量化模擬和比較了三種規(guī)劃情景下綠化屋頂?shù)慕禍貜?qiáng)度和影響范圍，并為廈門(mén)熱島效應(yīng)緩解和綠化屋頂規(guī)劃建設(shè)提供了建議和對(duì)策。

　　主要發(fā)現(xiàn)如下：

　　（1） 文獻(xiàn)綜述和實(shí)證研究表明，綠頂降溫效率與綠頂面積以及距綠頂?shù)木嚯x密切相關(guān)。具體來(lái)說(shuō)，綠頂降溫效率隨著屋頂綠化面積的增加而增加，當(dāng)屋頂綠化面積達(dá)到某個(gè)閾值時(shí)，綠頂降溫效率達(dá)到最大或趨于平緩 (圖1a)；綠頂對(duì)周?chē)h(huán)境的降溫效率隨著距綠頂邊界距離的增大而減小并最終消失（圖1b-c)。

圖1 綠化屋頂降溫效率邊際效用遞減規(guī)律概念圖

　　（2） 綠化屋頂降溫效應(yīng)模擬結(jié)果表明，在大型綠色空間和水體缺乏的高密度城市化區(qū)，綠頂在調(diào)節(jié)熱環(huán)境方面起著重要的作用。當(dāng)綠頂?shù)膶?shí)施比例達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，高密度城市化區(qū)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)局部冷島現(xiàn)象，其效果等同于小型綠色空間和水體所帶來(lái)的降溫效果。當(dāng)綠頂覆蓋范圍擴(kuò)大到整個(gè)廈門(mén)島時(shí)，廈門(mén)島內(nèi)熱島面積削減的最大潛力值約為4.04 km2至 9.75 km2。

圖2 不同屋頂綠化規(guī)劃情景下廈門(mén)島地表溫度模擬結(jié)果以及熱力景觀空間分布差異對(duì)比

　　（3） 廈門(mén)島三種綠頂降溫效應(yīng)情景模擬對(duì)比結(jié)果表明，提高單個(gè)綠化屋頂?shù)淖畲蠼禍匦驶蛟黾泳G化屋頂實(shí)施規(guī)模均能有效改善局部熱環(huán)境，但所有情景下廈門(mén)島北部的熱環(huán)境并不能得到顯著改善。因此，建議廈門(mén)島北部應(yīng)采取其他的城市熱島效應(yīng)緩解策略，如改變建筑表面材料或安裝高反照率的冷屋頂?shù)取?/p>

　　該研究為城市規(guī)劃者和政府部門(mén)在城市高密度地區(qū)開(kāi)展基于屋頂綠化建設(shè)的城市熱島效應(yīng)緩解策略的可行性決策提供了重要依據(jù)。相關(guān)成果以Modeling green roofs’ cooling effect in high-density urban areas based on law of diminishing marginal utility of the cooling efficiency: A case study of Xiamen Island, China為題，發(fā)表于Journal of Cleaner Production，林美霞博士生為第一作者，吝濤研究員和天津大學(xué)左進(jìn)副教授為共同通訊作者。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院國(guó)際對(duì)外合作重點(diǎn)項(xiàng)目（GJHZ202118）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFC0502903）以及國(guó)家自然科學(xué)基金（41771573, 41771570）的資助。

　　論文鏈接?https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0959652621024926

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