城市化与气候变化对德黑兰大都市区热岛效应及热舒适性的叠加影响研究

本研究针对快速城市化与气候变化叠加加剧城市热岛效应(UHI)的问题，采用WRF/UCM模型模拟德黑兰2019-2023与2050-2054年7月热环境变化。发现SSP5-8.5情景下城市升温3.43±0.48°C（城市化贡献0.46°C），风速降低1.63±0.19 m/s，热舒适指数上升2.57-4.46°C。创新性评估冷屋顶可缓解15%热压力但加剧8.58%风速衰减，为可持续城市规划提供量化依据。

　　

在全球城市化浪潮中，德黑兰这座拥有880万人口的沙漠边缘大都市正面临双重环境挑战：一方面，混凝土丛林以每年2.02°C的速率加剧城市热岛效应(UHI)；另一方面，气候变化正将夏季气温推向34°C以上的危险阈值。当城市扩张遭遇全球变暖，这座被阿尔卑斯山脉环抱的伊朗首都正在演变成一个巨大的"热力实验室"——卫星数据显示其西南郊区夜间温度异常升高，而气象模型预测本世纪中叶夏季升温幅度可能突破3.8°C。这种热环境恶化不仅威胁居民健康，更通过增加空调能耗形成恶性循环。

为破解这一困局，伊朗国家科学基金会资助的研究团队在《Science of The Total Environment》发表重要成果。该研究首次将动态降尺度技术与城市冠层模型(UCM)相结合，通过Weather Research and Forecasting (WRF)模型模拟SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5三种气候情景下2050-2054年7月的热力学过程。研究团队创新性地设计了四组对比实验：控制实验(CTL)、仅城市化(URB)、仅气候变化(CLI)及两者叠加(URB_CLI)，并引入冷屋顶(CR)作为缓解策略。

关键技术包括：1) 基于MPI-ESM-1-2-HR全球模型生成边界条件；2) 使用1 km高分辨率WRF/UCM耦合模型；3) 采用USGS土地分类系统界定城市/农村区域；4) 通过HI(热指数)、THI(温度湿度指数)和ETI(有效温度指数)三维度评估热舒适性；5) 利用伊朗气象局(IRIMO)地面观测数据验证模型精度(RMSE<1.5°C)。

【研究结果】

1. 热岛效应强化机制
   SSP5-8.5情景下，2050年城市区域升温3.43±0.48°C，其中2.93±0.43°C(85.4%)归因于气候变化，0.46±0.31°C(13.4%)来自城市化。值得注意的是，城市化使10米高度日间风速增加0.20±0.02 m/s，但气候变化导致整体风速下降1.63±0.19 m/s，形成"通风衰减效应"。

2. 热舒适性退化
   三种热指标显示：HI上升4.46±0.28°C，THI增加2.57±0.25°C，ETI增长2.84±0.27°C。其中73-87%的变化由全球变暖驱动，且夜间热不适感加剧更为显著。

3. 缓解策略的双刃剑效应
   冷屋顶使城市气温降低0.15-0.28°C(缓解率4.37%)，热舒适指标改善15%。但意外发现其会进一步削弱风速8.58%，可能加剧空气污染物滞留。

【结论与意义】
该研究首次量化了德黑兰地区城市化与气候变化的协同效应：全球变暖是热环境恶化的主因(贡献率>73%)，而城市化通过改变地表粗糙度产生复杂空气动力学反馈。Mona Zarghamipour等提出的"冷屋顶悖论"——即降温措施可能以牺牲通风为代价，为热带干旱区城市设计提供了重要警示。研究成果为制定SSP情景适应的城市规划政策提供了科学依据，特别是提示在实施绿色基础设施时需统筹热缓解与空气流通的平衡。未来研究需结合计算流体力学(CFD)进一步优化城市形态参数，以突破当前单层冠层模型(UCM)的简化局限。