城市街谷中行道树健康状况与行人热体验：微气候与感知关联

《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Street-tree health profiles and pedestrian thermal experience in urban street canyons: Microclimate and perceptual associations

　　

•街道案例中，树健康状况存在差异时，热暴露水平也有所不同。•树健康状况较好的案例中，空气温度和平均辐射温度均较低。•PET与街道调整后热感觉和舒适度相关。•在PET和街道调整后，树木感知与热响应相关。•热可接受性与主观热评价相关。

**引言**

在气候变化加剧和城市快速扩张的背景下，城市热胁迫已成为宜居性、公共健康和低碳转型面临的主要挑战之一[1]。自然地表被不透水材料取代以及高密度的城市形态加剧了城市热岛效应，并增加了街道等日常空间中的热暴露。与公园和开放空间相比，街道以高密度围合、大量铺装、通风受限和强烈的辐射热积累为特征，使其成为城市热胁迫的关键热点区域[2,3]。作为步行和短期停留的主要场所，街道的热条件直接影响行人的热安全、舒适度和健康状况。

作为典型的基于自然的解决方案，行道树被广泛认为是缓解街道层面热环境、改善行人热舒适度的关键要素，主要通过遮荫和蒸腾作用发挥作用[4]。现有的实证研究和模拟研究表明，行道树可通过截留太阳短波辐射、降低平均辐射温度以及调节近地面空气温度和湿度，显著减少行人的热暴露[5,6]。近期的跨城市研究和机理研究进一步表明，树木的降温效果受更广泛环境条件的制约，包括背景气候、局地气候区、城市形态、种植配置和通风条件等[7,8,9]。此外，树木结构的时序变化，如树冠面积增大和叶片密度增加，也可能改变城市街谷中的气流模式和热调节特性[10]。因此，行道树的降温性能并非恒定不变，而是随多种相互作用的因子变化，包括环境背景和树木相关特征，如树木性状、冠层结构和树木状态。在这一更广泛的认识中，当前研究主要从树木数量、冠层覆盖率、空间配置和物种差异等角度评估其热调节效果，通常将行道树视为功能稳定的绿色基础设施单元[11,12]。然而，此类方法隐含地依赖一个关键假设——即行道树处于健康或最佳生长状态。

在高度人工化的城市街道环境中，行道树面临多种慢性胁迫因素，包括根系生长空间受限、土壤压实、施工扰动、水分和养分不足以及高温干旱胁迫。因此，健康状况恶化是普遍现象而非例外[13,14,15]。在此条件下，冠层稀疏、叶片变色、枝条枯死和生理活力下降会直接削弱遮荫的连续性和蒸腾能力，从而降低热调节的有效性[16,17]。换言之，仅基于树木是否存在或其数量进行评估，可能会系统性地高估树木在真实城市环境中的降温和舒适性效益。针对这一问题，我们此前在杭州市亚热带街道的实地测量表明，健康的行道树平均可使气温降低约2.2°C，PET降低约8.2°C，而退化树木的降温效果明显较弱，在某些条件下甚至出现轻微增温[18]。这些发现表明，树木健康状况并非边缘因素，而是与行道树热调节性能相关的质量属性。

然而，现有关于行道树健康与热环境关系的研究大多停留在生物物理层面，主要关注树木健康差异如何改变微气候条件和客观热负荷。此类差异是否进一步转化为行人主观热体验的变化，目前尚缺乏充分认识。近年来，户外热舒适研究逐渐形成的共识认为，热体验并非仅由客观环境条件决定，而是物理暴露、环境感知、认知评价和心理适应共同作用的结果[19,20,21]。在相同或相似的客观热条件下，遮荫、环境美学、自然元素和感知空间质量等因素可显著影响个体对热环境的主观评价[22]。这意味着热舒适度的改善并非PET、平均辐射温度或空气温度的简单线性函数，而是涉及将客观热负荷与主观环境评价联系的多层次转化过程。

在此背景下，行道树健康状况可能作为物理热调节与主观热感知之间的关键纽带。一方面，树木健康状况下降会削弱冠层连续性、降低叶面积指数并限制蒸腾效率，从而减弱对街道微气候的生物物理调节。另一方面，健康的树木通常具有更完整的冠层结构、更积极的视觉特征和更强的感知降温能力，这可能增强行人对遮荫质量、树木状态和降温有效性的主观评价，进而影响其热感觉、舒适度和可接受性。反之，即使客观热条件有所改善，稀疏、退化或视觉上不可靠的树木也可能无法提供相应水平的感知舒适度。这表明，树木健康状况不仅与物理降温相关，还可能与行人是否报告感到更凉爽、更舒适、更能耐受热条件有关。然而，这一关键变量尚未被明确纳入一个统一的分析框架，以连接物理调节、感知评价和主观热体验。在本研究中，实地评估的树木状况是指生长状况、树冠质量和树冠活力的综合测量，而感知树木健康是指受访者的主观评价；两者相关但不可互换。

因此，仅从客观微气候改善的角度评估行道树的热效益，可能无法充分解释行人在真实街道环境中的热体验。这在湿热城市中尤为明显，因为热舒适度由更复杂的感知和接受过程所塑造。在相似的PET条件下，行人可能因树木健康状况、遮荫质量或整体环境质量感知方面的差异，报告截然不同的热感觉投票（TSV）、热舒适投票（TCV）或热可接受性投票（TAV）。这种潜在的不一致性不仅代表了户外热舒适研究的理论空白，也对城市热缓解策略的实际效果具有直接影响。如果行道树健康状况通过多条可能的路径与热体验相关——连接微气候改善、感知调节和热可接受性——那么优化街道热环境应超越简单地增加树木数量或冠层覆盖率，转而明确关注树木健康质量本身。

基于上述背景，本研究以中国湿热亚热带城市杭州为对象，考察街道层面树木健康状况、微气候条件与行人感知热效益之间的关联。基于此前健康树木可提供更强降温效果的证据，本研究进一步探讨此类效益是否通过微气候调节和感知路径在城市街谷中转化为主观热体验。选取了三条形态特征相似但行道树健康状况存在差异的城市街道。在夏季炎热季节，同步开展微气候现场测量和行人问卷调查。将综合树木健康评估、PET计算和树木相关感知数据相结合，考察三种街道层面树木状况配置与客观热暴露、感知环境质量和人体热响应在真实街道环境中的关联。

与主要通过冠层数量、覆盖率或降温强度评估行道树的研究不同，本研究将树木健康状况作为城市绿色基础设施的质量属性加以关注。具体而言，本研究探讨更健康的行道树案例是否不仅通过减少物理热暴露，还通过改善行人对遮荫、树木状态和降温能力的感知，与更大的人体效益相关联。研究探讨三个问题：

（1）在不同行道树健康状况配置下，街道层面微气候条件和客观热负荷如何变化？

（2）在考虑街道身份后，PET与行人层面的热感觉和舒适度有何关联？

（3）在考虑街道身份和PET后，树木相关感知和热可接受性如何与行人热响应相关联？

据此，街道层面树木健康差异以描述性方式解读，而推断性分析则聚焦于考虑街道身份后的受访者层面变量。通过这些分析，本研究旨在将行道树健康状况作为与城市街谷中行人层面热暴露和感知相关的质量因子加以考察。通过将树木状况、微气候调节、树木相关感知和行人热体验纳入一个分析框架，本研究为质量导向的城市绿化方法提供了证据。研究结果可为湿热城市建筑围合街道中热舒适的步行空间设计与管理提供参考，在其中维持健康的冠层结构和积极的感知树木质量可能与增加树木数量或冠层覆盖率同等重要。

**Figure 1.**

**方法**

本研究旨在评估三条选定的城市街谷中街道层面树木健康状况、微气候条件、树木相关感知与行人热体验之间的关联。总体研究框架和流程如图2所示，包括四个阶段：实地数据采集与问卷调查、数据处理、统计分析和主要结果的可视化。

**具有对比树木健康状况配置的街道案例间微气候和热响应差异**

Figure 5展示了实验期间三条具有不同树木健康状况的街道的微气候变化和行人热响应。观测期间，各街道气温均上升并在下午达到峰值。树木健康状况较差的R3街道气温始终高于树木健康状况较好的R1街道，差异在下午时段逐渐扩大，在约15:30时达到最大值1.6°C。相对湿度在各街道间呈现相似趋势，但差异方面

**树木健康状况更好的街道与行人层面热暴露降低相关**

结果表明，行道树健康状况与城市树木提供热调节生态服务的能力密切相关。树木健康状况较好的街道空气温度较低、平均辐射温度较低、PET较低，尤其是在下午高温峰值时段。这些发现支持了以下观点：行道树的降温效益不仅取决于其存在与否或冠层覆盖率，还取决于冠层状况、树冠完整性和生理活力。

**结论**

本研究考察了杭州市湿热亚热带街道中行道树健康状况与行人热体验之间的关联。通过整合树木状况评估、微气候监测、PET计算和行人调查，本研究考察了街道层面树木状况、行人层面热暴露与主观热感知之间的关联。

首先，树木健康状况较好的街道案例空气温度、平均辐射温度和PET均较低，尤其是……

**数据可用性**

原始个体层面问卷数据未公开发布，因其包含参与者层面响应。聚合的微气候数据和匿名问卷汇总数据可在合理请求下从通讯作者处获取。

**利益冲突声明**

作者声明他们之间不存在可能影响本论文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

**CRediT作者贡献声明**

Lin Zhu（朱林）：撰写—原稿、可视化、方法、调研、形式分析、数据管理、概念化。Wenting Wang（王文婷）：撰写—原稿、可视化、方法、调研、形式分析、数据管理、概念化。Min Wu（吴敏）：调研、数据管理。Hai Yan（颜海）：撰写—审阅与编辑、监督、资源、经费获取。Zichen Zhao（赵子辰）：调研、数据管理。Jiangnan Shi（石江南）：调研、数据管理。Mingjie Zhang（张明杰）：调研。Lin Zhu|Wenting Wang|Min Wu|Hai Yan|Zichen Zhao|Jiangnan Shi|Mingjie Zhang|Xiaosi Hou|Renwu Wu|Zhiyi Bao