半干旱气候城市热舒适视角下的城市形态与气候多尺度互馈机制研究

本研究通过多尺度（中观至微观）评估，揭示了半干旱气候城市中城市形态与热舒适（OTC）的互馈机制。研究结合遥感数据、实地观测与数值模拟，量化了建筑密度、高度、破碎度及孔隙度等形态描述符对地表温度（LST）和生理等效温度（PET）的影响，为气候适应性城市规划提供了关键阈值与策略依据。

　　

Highlight

本研究创新性地构建了一个跨尺度分析框架，系统解析了城市气候与户外热舒适（OTC）的多层级关联。该研究首次基于微气候相关的城市形态特征对典型街区类型进行分类，为气候适应性城市规划策略提供了实证依据。

Urban form descriptors variations

用于评估奥兰加巴德市（Chhatrapati Sambhajinagar）城市形态的描述符（表2）在中观尺度上进行了可视化展示（图2）。六幅地图涵盖了土地利用/土地覆盖（LULC）、破碎度、孔隙度及多种建筑指标，捕捉了2023年该城市形态的关键特征。LULC地图（图2.a）显示城市中部和东南部区域城市化程度最高，而西北部则以植被和裸露土地为主。建筑高度分布（图2.b）表明高层建筑主要集中在市中心，周边区域则以低层建筑为主。建筑体积（图2.c）与高度分布一致，高体积区域对应高密度开发区。建筑比例（图2.d）揭示了市中心及主要交通走廊沿线的高建筑覆盖率。城市破碎度（图2.e）在郊区及非连续建成区较高，反映出土地利用的分散性。城市孔隙度（图2.f）则在植被覆盖区和低密度建成区较高，与破碎度呈现互补分布模式。

Discussion

本研究展示了将遥感数据与微观实地调查及数值模拟相结合的有效性。它引入了一种基于点位类型学和城市形态特征（如建筑高度、体积、比例、破碎度和孔隙度）对城市站点进行分类的新方法；这些因素与城市热异常密切相关。通过在中观和微观层面的综合热分析，这些发现为制定针对半干旱气候城市的精准热缓解策略提供了关键见解。研究强调了城市形态在调节局部气候条件中的重要作用，并验证了多尺度方法在捕捉城市热环境复杂性方面的优势。

Limitations & Way Forward

本研究存在若干局限性：首先，ENVI-met模型中使用的恒定风速和风向设置限制了这些变量与观测数据的可比性。未来研究可采用“全强迫”（Full-forcing）条件，纳入太阳辐射、风速和风向数据，以提升模型在估算气温和平均辐射温度（T_mrt）方面的性能（Gál & Kántor, 2020）。其次，尽管使用了代表性站点的数据，但模型校准仍存在不确定性。未来工作应纳入更多站点数据进行更全面的模型验证。第三，主观调查的样本量相对较小；扩大样本量将增强统计显著性并提高热舒适阈值（如中性PET）的可靠性。第四，热舒适评估仅针对典型夏日和冬日进行；未来应扩展至更多季节和极端天气事件，以提供更全面的年度评估。最后，城市形态描述符的选择虽全面，但未来可纳入更多参数（如天空视域因子（SVF）、反照率、 anthropogenic heat）以增强分析深度。

Conclusion

本研究提出了一个创新框架，用于系统分析多空间尺度下的气候与户外热舒适（OTC）。该研究首次尝试基于微气候相关的城市形态特征对不同城市背景下的典型街区类型进行分类，为跨季节日间热环境中特定城市形态决定因素的作用提供了见解，支持气候适应性城市规划策略的制定。