从行人的角度审视城市街道热环境的动态变化及其对行人行走行为的影响

《Sustainable Cities and Society》：Dynamic changes of urban street thermal environment from the pedestrian perspective and their impacts on pedestrians' walking behaviors

本研究在杭州典型街道开展三次移动气象测量及行人行为观察，揭示几何不对称导致的街道两侧微气候差异（最大温差1.7°C，辐射温差达13.7°C），发现东-西向街道因动态建筑阴影和南向街道树荫不足导致显著温差，行人选择树荫路线、调整着装及携带遮阳设备以适应热环境，热辐射温度（Tmrt）与步行速度呈强相关（R2=0.75）。研究为人性化街道设计提供实证依据。

　　在当今快速城市化的背景下，城市街道的热环境已成为影响行人舒适度、安全性和行为的重要因素。随着全球气候变暖的加剧，城市热岛效应（Urban Heat Island, UHI）日益显著，导致极端高温事件频繁发生，对城市生态系统和人类健康构成了双重挑战。特别是在中国，由于城市化进程的迅速推进，行人数量庞大，步行作为主要的交通方式之一，使得街道热环境的研究显得尤为重要。然而，传统的静态监测方法在捕捉行人尺度下的微气候动态变化及其对步行行为的影响方面存在明显不足，尤其是在评估街道两侧的热差异和背后的行为调节机制方面缺乏系统的量化研究。

本研究聚焦于杭州市临安区的典型街道，结合移动气象测量与行人行为观察，旨在揭示不同街道朝向下热环境的时空变化特征及其对行人行为的影响。研究选取了三个典型的时间段（09:00-10:00、13:00-14:00、19:00-20:00）进行实地测量，这些时间段通常对应于城市行人活动的高峰。通过移动测量设备，研究人员能够获取街道两侧连续的微气候数据，包括空气温度（Ta）、平均辐射温度（Tmrt）等关键指标。同时，利用摄像头进行非侵入式记录，观察行人在不同热环境下的行为反应，从而更全面地理解热环境对行人活动的影响。

研究结果表明，街道的几何结构是导致两侧热环境差异的主要因素之一。例如，在白天，研究区域内的街道两侧空气温度差异最大可达1.7°C，而平均辐射温度的差异甚至高达13.7°C。这种差异在不同街道朝向下表现得尤为明显。以东西走向的街道为例，由于建筑物阴影的动态变化，街道两侧的平均辐射温度差异可达到12.6°C；而南北走向的街道则因绿化配置的不同，呈现出显著的热舒适梯度。研究进一步发现，行人在面对不同的热环境时会采取相应的适应策略，例如选择遮阴路径、减少衣物隔热（0.3-0.4 clo）以及使用遮阳设备等。此外，平均辐射温度对行人的行走速度具有显著预测作用，其决定系数（R2）达到0.75，表明热环境的变化直接影响行人的行为模式。

本研究强调了城市街道热环境的动态性和不对称性，以及其对行人行为的深远影响。通过对街道两侧热环境的系统分析，研究不仅揭示了不同街道朝向下热环境的差异特征，还进一步探讨了这些差异如何影响行人的行为选择，包括对遮阴区域的偏好、行走速度的变化以及应对热应激的策略。研究结果为以人为本的城市街道设计提供了实证依据，特别是在优化步行道布局和改善热舒适性方面具有重要意义。例如，研究建议优先考虑在东西走向街道的南侧设置遮阳设施，以缓解因建筑物阴影造成的高温问题。同时，研究还指出，在设计和规划过程中，应将热舒适性纳入步行道布局的优化考量，以提高行人对城市环境的适应能力。

从更广泛的角度来看，城市街道的热环境不仅受到自然因素的影响，如太阳辐射、建筑物布局和绿化配置，还受到人为因素的调控，如交通流量、建筑密度和人为热排放等。这些因素相互作用，共同塑造了城市街道的热环境特征。例如，研究发现，街道的天空视野因子（SVF）和树视野因子（TVF）对平均辐射温度的分布具有重要影响。在天空视野因子较低的区域，行人会感受到更高的热负荷，而在树视野因子较高的区域，行人则能够获得更好的遮阳效果，从而降低热应激。此外，研究还发现，街道的形态特征，如街道的高宽比（AR）和建筑高度与密度，也对热环境的分布产生显著影响。这些因素共同作用，导致了街道两侧热环境的不对称性，进而影响行人行为。

研究进一步指出，传统的静态监测方法在捕捉街道热环境的动态变化方面存在局限性。由于硬件成本的限制，这些方法通常只能提供有限的空间分辨率，无法全面量化街道两侧在行进路径上的热差异。此外，静态监测方法的固定采样频率和时间段也难以反映行人周围热环境的瞬时变化，忽略了热应激是一个连续且累积的过程。这种不匹配可能导致热缓解策略与实际需求之间存在偏差，从而影响行人对热环境的适应效果。因此，研究强调需要采用更加灵活和动态的监测手段，以更好地理解行人尺度下的热环境变化及其对行为的影响。

在实际应用中，城市街道的热环境管理需要综合考虑多种因素，包括街道的几何结构、绿化配置、建筑密度以及行人行为等。例如，在高温天气条件下，行人可能会选择更短的行走路径，以减少暴露在高温环境中的时间。此外，行人可能会调整自己的穿衣方式，选择更透气或更轻薄的衣物，以应对高温带来的不适。然而，这些适应行为在不同街道环境中表现各异，表明街道的热环境对行人行为的影响是复杂的。因此，研究建议在城市规划和设计过程中，应充分考虑街道的热环境特征，以优化行人活动的空间布局，提高城市的宜居性和舒适度。

本研究还发现，街道的热环境不仅影响行人的行走行为，还对城市整体的热舒适性产生重要影响。例如，研究指出，南北走向的街道因绿化配置的不同，呈现出显著的热舒适梯度，这表明在城市规划中，合理配置绿化设施对于改善街道热环境具有重要意义。此外，东西走向的街道因建筑物阴影的动态变化，导致两侧的热环境差异较大，这表明在设计过程中，应充分考虑建筑物布局对热环境的影响，以优化街道的热舒适性。因此，研究建议在城市规划和设计过程中，应结合街道的热环境特征，采取综合性的措施，以改善行人的热舒适度，降低热应激带来的健康风险。

综上所述，城市街道的热环境是一个复杂且动态变化的系统，其特征受到多种因素的影响，包括自然和人为因素。本研究通过移动气象测量和行人行为观察，系统揭示了不同街道朝向下热环境的时空变化特征及其对行人行为的影响，为以人为本的城市街道设计提供了实证依据。研究结果表明，街道的几何结构、绿化配置和建筑物阴影等因素共同作用，导致了街道两侧热环境的不对称性，进而影响行人的行为选择。因此，在城市规划和设计过程中，应充分考虑这些因素，采取综合性的措施，以改善行人的热舒适度，降低热应激带来的健康风险。同时，研究还强调，传统的静态监测方法在捕捉街道热环境的动态变化方面存在局限性，需要采用更加灵活和动态的监测手段，以更好地理解行人尺度下热环境的变化及其对行为的影响。