综述：综合加拿大关于绿色和蓝色基础设施在缓解城市温度升高方面的证据

《Environmental Reviews》：Synthesizing the evidence on green and blue infrastructure for urban temperature mitigation in Canada

绿色基础设施与蓝色基础设施的冷却潜力在加拿大城市的系统性综述显示，研究集中在多伦多、温哥华等大城市，GI（尤其是树木和公园）的冷却效果显著高于BI，但存在区域分布不均、小城市及BI研究不足、健康关联性弱等问题，需加强多尺度、多气候区及健康效益研究。

　　### 介绍与背景

随着全球气候变暖对城市基础设施和公众健康的影响日益显现，温度缓解已成为城市规划、环境科学和公共政策等多个领域的研究重点。在过去的几十年里，城市热岛效应（Urban Heat Island, UHI）的强度和频率显著增加，这不仅对人类健康构成威胁，也对城市运行效率和可持续性提出了挑战。城市绿地和蓝色基础设施（Urban Green and Blue Infrastructure, UGBI）作为一种有效的缓解手段，逐渐被纳入城市规划和设计中，以改善城市热环境并提升居民的生活质量。然而，尽管UGBI在温带和热带城市中已被广泛研究，加拿大等寒冷气候地区的相关研究却较为有限，这一现象在系统综述和全球范围的文献中也鲜有提及。

加拿大作为一个地理和气候条件多样的国家，拥有众多位于寒冷气候区的城市和小镇。这些城市通常位于高纬度地区，具有较长的冬季和相对较低的夏季气温。然而，随着全球变暖的持续影响，加拿大的许多城市，尤其是西部地区，近年来经历了极端高温事件。例如，2021年加拿大西部的热浪导致不列颠哥伦比亚省（British Columbia）超过600人死亡，并对医疗系统造成了巨大压力。类似地，2024年多伦多的热浪也导致了铁路轨道的膨胀和变形，影响了城市的交通系统。这些案例表明，即使在传统上被认为不受高温影响的寒冷气候城市，也面临着日益严重的热应激问题。因此，针对加拿大等寒冷地区的UGBI研究显得尤为重要。

UGBI包括多种类型，如树木、植被、绿化屋顶、公园、湿地、河流、湖泊等。这些元素在调节城市温度方面具有重要作用，例如通过反射太阳辐射、提供遮荫、促进蒸发冷却等。然而，目前的研究仍存在诸多局限性，特别是在对UGBI配置、功能特性和其与城市环境之间复杂关系的理解上。此外，许多研究仅关注UGBI的“丰度”（即数量）而非其空间分布或功能特性，这使得我们难以全面评估UGBI的冷却潜力。同时，UGBI在寒冷气候区的适用性及其对城市健康的影响也缺乏系统性的研究。

为了填补这一研究空白，本研究系统综述了加拿大城市中UGBI的冷却效应相关文献，旨在揭示其在不同气候条件、城市规模和空间尺度下的表现，并为未来研究和政策制定提供指导。通过分析来自Scopus和Web of Science的1062篇文献，最终筛选出43篇符合研究标准的论文。这些研究主要集中在多伦多、温哥华和蒙特利尔等主要城市，且大部分研究关注的是温带气候区（如Dfa、Dfb和Cfb）。然而，加拿大其他地区，如大西洋沿岸和北部地区，相关研究则相对匮乏。这种地理分布的不均衡可能会影响我们对UGBI在不同城市环境中的综合评估，并限制其在寒冷地区的广泛适用性。

### 研究方法

本研究采用系统综述的方法，遵循PRISMA指南进行文献筛选和分析，以确保研究过程的透明性和可重复性。研究团队使用Covidence系统来进行文献筛选，以提高筛选过程的一致性和效率。首先，我们制定了明确的研究协议，包括研究目标、范围和方法，以确保文献检索和筛选过程的系统性。随后，通过关键词搜索策略，我们从Scopus和Web of Science等科学数据库中检索了相关文献，并在两个阶段进行筛选：粗筛阶段基于标题和摘要，细筛阶段则基于全文内容。

在筛选过程中，我们排除了不符合研究目标的文献，例如非同行评审的文章、未涉及UGBI对温度调节影响的研究，以及未以英语发表的文献（由于研究团队中没有精通法语的成员，因此排除了法语文献）。此外，一些研究虽然涉及UGBI，但未明确分析其对温度的影响，也被排除在外。最终，我们筛选出43篇符合研究标准的文献，并对其进行了系统的数据提取和分析。

在数据提取过程中，我们采用了一个结构化的代码本，用于记录研究的各个关键变量，包括研究地点、时间尺度、空间尺度、UGBI类型及其属性（如组成、配置和物理功能特性）、研究方法以及研究结果。为了确保数据提取的一致性，所有文献均被两位研究者独立评估，任何分歧均由第三位研究者进行仲裁。对于特别复杂的情况，研究团队会召开会议以达成共识。

### 研究发现

#### 文献检索与筛选过程

本研究最初从Scopus和Web of Science两个数据库中检索到1062篇相关文献，其中包含了545篇来自Web of Science和517篇来自Scopus。在粗筛阶段，我们排除了310篇重复的文献，剩余的752篇文献进入细筛阶段。经过仔细评估，有655篇被排除，最终进入全文审查阶段的文献仅剩97篇。在全文审查过程中，我们进一步排除了40篇不符合研究标准的文献，最终确定了43篇符合要求的文献进行数据提取和分析。

#### 文献的时间趋势

从1983年到2023年，有关加拿大城市UGBI冷却效应的研究数量呈现出显著增长的趋势。特别是在2010年之后，研究数量急剧上升。在2010年之前，每年的研究数量相对较少，但在2010年至2023年期间，研究数量逐渐增加，最终在2019年至2023年期间达到峰值，共21篇文献。这一趋势表明，随着全球变暖和城市化加剧，UGBI在加拿大城市中的重要性逐渐被认可，学术界对此领域的关注也随之增加。

#### 地理与气候分布

在43篇文献中，研究地点涵盖了加拿大多个城市和区域，其中大部分集中在多伦多、温哥华和蒙特利尔等主要城市。这些城市共同占研究总数的约69%，显示出研究在地理分布上的集中趋势。从区域角度来看，安大略省和魁北克省的文献数量占大多数，分别有24篇和9篇。相比之下，加拿大西部海岸（不列颠哥伦比亚省）有13篇文献，而加拿大草原省份（阿尔伯塔省和萨斯喀彻温省）仅有3篇和1篇。大西洋沿岸和加拿大北部地区则几乎没有任何相关研究，这一现象表明，在这些地区，UGBI的研究仍处于初级阶段。

从气候角度来看，研究主要集中在Dfa、Dfb和Cfb三个气候区，这些气候区共同占研究总数的98%。Dfa气候区以寒冷气候、无干季和炎热夏季为特征，Dfb气候区则以寒冷气候、无干季和较温和的夏季为特点，而Cfb气候区则属于温带气候，具有无干季和温暖的夏季。然而，Dfc、Dsc和BSk等其他气候区的研究则相对较少，尤其是Dfc气候区（如圣约翰斯，纽芬兰与拉布拉多省的首府）和BSk气候区（如阿尔伯塔省的莱斯布里奇）几乎未被涉及。这种气候分布的不均衡可能限制了我们对UGBI在加拿大广泛气候条件下的综合理解。

#### UGBI类型与属性

在43篇文献中，UGBI类型的研究呈现出明显的偏好，其中绿地（Green Infrastructure, GI）占主导地位，占研究总数的86%。相比之下，蓝色基础设施（Blue Infrastructure, BI）仅占4%，而混合型UGBI（GI-BI）则占10%。这一研究分布表明，尽管BI在调节城市温度方面具有重要潜力，但其在加拿大研究中的关注度仍然不足。值得注意的是，BI通常包括水体、湖泊、河流和蓝色屋顶等，而这些元素在加拿大城市中较为常见，可能具有较大的冷却潜力。

从UGBI属性来看，大多数研究关注的是其“组成”（Composition），占研究总数的63%。其次是“配置”（Configuration），占21%，而“物理与功能特性”（Physical and Functional Characteristics）则占15%。尽管组成属性如植被类型和数量提供了有价值的信息，但对配置属性（如碎片化、连通性）和物理功能特性（如反照率、蒸散量）的研究仍然较少。这表明，目前的研究更多关注UGBI的“存在”而非其“布局”和“功能”，这可能限制了我们对UGBI冷却效应的全面理解。

#### 热效应的测量方法

在研究中，UGBI的热效应主要通过空气温度、地表温度和能量节约等指标进行测量。其中，空气温度是最常用的指标，占研究总数的25%。地表温度则占17%，而能量节约作为间接指标，在8篇研究中被使用。此外，还有一些研究使用了不同的热舒适指数（如普遍热气候指数UTCI和生理等效温度PET）来评估UGBI的热调节能力。这些指标的使用反映了研究者对不同尺度和方法的关注，但也揭示了方法上的不一致性。

#### 空间尺度的分析

从空间尺度来看，大多数研究（约49%）采用了微尺度（Micro-scale）分析，主要关注城市中较小的区域，如街道或建筑物周围的局部环境。相比之下，中尺度（Meso-scale）和本地尺度（Local-scale）的研究则较少，分别占21%和16%。这一趋势表明，研究者更倾向于在微观层面分析UGBI的冷却效应，这可能与城市居民日常活动和热暴露的尺度有关。然而，由于热效应可能受到更大尺度的影响，例如城市整体的热分布和区域气候条件，因此对多尺度研究的重视程度仍然不足。

#### 时间尺度的分析

在时间尺度方面，大多数研究集中在夏季（54%），这与UGBI在高温季节中的冷却需求相吻合。相比之下，冬季、秋季和春季的研究则较少，分别占16%、16%和16%。此外，有30%的研究涵盖了多个季节，这表明部分研究者尝试从更广泛的时间框架中评估UGBI的热调节能力。然而，仅关注单一季节的研究仍占较大比例，这可能限制了我们对UGBI全年冷却潜力的全面理解。

#### 研究方法

从研究方法来看，模拟方法（Simulation）是最常用的，占研究总数的47%。观察方法（Observational）紧随其后，占44%。实验方法（Experimental）则仅占9%。这种研究方法的分布表明，模拟和观察方法在UGBI研究中占据主导地位，而实验方法则较少使用。模拟方法的优势在于其灵活性和可重复性，但缺乏实际验证可能导致研究结果的可靠性受到影响。观察方法则能够提供更直接的证据，但可能受到数据获取和环境变化的限制。

#### 健康效益的评估

在健康效益方面，仅有3篇文献明确探讨了UGBI的冷却效应对公众健康的影响。这些研究使用了不同的健康指标，如与热相关紧急医疗事件的数量、热浪期间的死亡率以及与热相关的疾病发生率。然而，这些研究的数量和范围仍然有限，表明UGBI在改善城市健康方面的潜力尚未得到充分挖掘。这种研究缺口可能影响政策制定者在规划UGBI时对健康效益的考量。

### 讨论

本研究的发现揭示了加拿大城市UGBI研究的现状和未来方向。首先，研究主要集中于大型城市，如多伦多、温哥华和蒙特利尔，这可能是因为这些城市拥有更多的资源和更完善的基础设施，从而更容易开展相关研究。然而，这种研究分布的不均衡可能影响我们对UGBI在小型城市和偏远地区的适用性的理解。例如，小城市通常面临基础设施、经济和社会结构等方面的挑战，这可能限制UGBI的实施效果。因此，未来的研究需要更多地关注小型城市和大西洋沿岸等地区，以提供更全面的证据。

其次，研究主要集中在UGBI的组成属性，而对配置属性和物理功能特性的研究则较为有限。这可能是因为研究者更关注UGBI的“存在”而非其“布局”和“功能”，导致对UGBI冷却效应的优化策略缺乏系统性的研究。例如，配置属性如UGBI的连通性和几何复杂性可能对冷却效应产生重要影响，但目前的研究对此关注不足。因此，未来的研究需要更多地探讨UGBI的空间布局和功能特性，以提供更全面的证据。

此外，研究方法的不一致性限制了不同研究结果之间的直接比较。例如，某些研究使用了不同的温度测量方法（如空气温度、地表温度和热舒适指数），这可能导致研究结果的差异。因此，未来的研究需要采用更一致的方法和定义，以提高研究结果的可比性和可靠性。

最后，尽管UGBI在改善城市热环境方面具有重要作用，但其对公众健康的直接影响仍需进一步研究。当前的研究仅关注了UGBI的冷却效应，而对其健康效益的探讨则较为有限。这表明，未来的研究需要更多地整合健康指标，以提供更全面的证据，支持政策制定者在规划UGBI时考虑其对公众健康的潜在影响。

### 结论

本研究是首篇系统综述加拿大城市UGBI的冷却效应，填补了全球文献中对寒冷气候城市研究的空白。尽管研究结果揭示了UGBI在加拿大城市中的重要性，但仍然存在诸多研究缺口，包括对小型城市、大西洋沿岸和北部地区的研究不足，以及对UGBI配置属性和物理功能特性的研究较少。此外，UGBI对公众健康的直接影响尚未得到充分探讨，这可能影响政策制定者在规划UGBI时的决策依据。

为了更好地理解和利用UGBI的冷却潜力，未来的研究需要更加全面地覆盖不同气候区、城市规模和UGBI类型，同时采用多尺度的方法，以更准确地评估UGBI在不同环境中的效果。此外，研究者应更多地关注UGBI的配置属性和物理功能特性，以优化其冷却效应。最后，政策制定者和城市规划者应考虑将健康效益纳入UGBI的研究框架，以更全面地评估其对城市可持续性和居民福祉的贡献。