引言
全球气候变化与快速城市化的协同效应正在深刻重塑城市热环境。根据政府间气候变化专门委员会第六次评估报告(IPCC, 2021),2011至2020年全球平均地表温度较工业化前水平升高了1.09°C,同时热浪事件的频率、强度和持续时间显著增加。与此同时,城市化进程持续加速,预计到2050年全球68%的人口将居住在城市地区(Huang等, 2019)。不透水材料对自然表面的大规模替代改变了城市下垫面的热力学特性,增强了太阳辐射吸收并限制了热量散发,从而加剧了城市热岛(UHI)效应(Kong等, 2021;Raj等, 2020;Wang等, 2024)。热浪与城市热岛的叠加影响导致制冷能耗飙升(Sedaghat和Sharif, 2022),对公共健康构成严重威胁(Philip等, 2022;Stott等, 2004;Wu等, 2025),并通过降低劳动生产率造成巨大的经济损失(Borg等, 2021;Sun等, 2024)。因此,识别和实施有效的城市降温策略已成为可持续、气候韧性城市发展的紧迫全球优先事项。
在各种缓解策略中,基于自然的解决方案(NBS)因其环保性和成本效益而备受关注(Arrar等, 2024;Kabisch等, 2016)。作为NBS的主要组成部分,城市蓝绿空间(UBGS)是指城市建成区内以植被或水体为主导的生态空间单元,在调节城市热环境方面发挥着至关重要的作用。UBGS通过植被和水体的独立降温机制有效缓解局部热胁迫并形成城市冷岛。具体而言,植被通过遮荫和蒸腾作用降低地表温度,水体则通过蒸发和热惯性调节减轻热胁迫(Ruiz等, 2022;Speak等, 2020;Tan等, 2021;Ziter等, 2019)。研究证实,UBGS不仅显著缓解了城市热岛效应,还提供了包括微气候调节、碳氧平衡维持、生物多样性增强和空气质量改善在内的多种生态系统服务(Chen等, 2022;Muluneh和Worku, 2022;Yilmaz等, 2022)。
然而,UBGS的有效性高度依赖于城市发展模式。与欧美城市化中后期特征的低密度扩张和连续绿地模式相比(Du等, 2022;Zhu等, 2021),中国的快速城市化以高密度集聚和土地利用集约化为特征(Liao等, 2021)。这种发展模式导致中国UBGS存在结构性缺陷,主要包括人均面积不足、斑块破碎化程度高以及绿地与水体的空间连通性弱(Cao等, 2010;Zhang等, 2025)。这些空间限制直接削弱了其降温能力及相关生态系统服务的充分发挥,使得优化这些空间成为提升人居环境质量的关键问题。
为优化这些空间,研究人员首先需要了解驱动其热性能内在的机制。大量研究已量化了UBGS的降温效果,并建立了综合指标体系以捕捉其异质性特征。降温距离、降温效率、降温强度和降温梯度等指标从两个互补视角评估这些效果:最大降温能力和空间累积效益(Cao等, 2010;Du等, 2022;Liao等, 2021;Zhang等, 2025;Zhu等, 2021)。此外,基于其具体情境适用性和准确性,拐点法、固定缓冲区法、等面积法和高斯拟合等多种量化方法已被广泛采用(Cao等, 2010;Feng等, 2023;Gao等, 2022;Liao等, 2021;Zhang等, 2025)。
在量化的同时,现有文献已识别出影响UBGS降温效果的各种因素,大致分为四类:几何形态、内部景观格局、外部环境特征和区域气候条件。几何属性(如面积、周长和形状指数)通常与降温强度呈非线性正相关,并伴随显著的阈值效应(Cao等, 2010;Jaganmohan等, 2016;Wang等, 2022;Wu等, 2021;Yin等, 2025)。内部景观构成和配置(包括植被类型、水体比例、不透水面分布和斑块空间格局)显著影响降温效率和降温面积(Kotharkar和Vidyasagar, 2025;Qiu和Jia, 2020;Wu等, 2021;Zhang等, 2025;Zhang等, 2023)。从外部来看,周边建成环境(包括建筑密度、道路网络、土地利用类型和社会经济活动强度)影响了这些降温效应的空间范围和衰减程度(Geng等, 2022;Han等, 2023;Zhang等, 2022, 2025)。最后,宏观气候背景通过不同的气候区调节UBGS的表现,表现为明显的纬度梯度和季节变化(Geng等, 2022;Wang等, 2022;Yu等, 2018)。
尽管取得了这些进展,当前研究仍存在若干关键空白。首先,现有研究主要聚焦于单一城市或特定城市群,缺乏跨多种气候区的系统性大规模比较分析,限制了我们对宏观气候背景如何调节UBGS降温表现的理解。其次,以往研究通常分别调查绿地或水体的降温效果,而聚焦于整合型UBGS斑块的大规模定量分析仍然不足。第三,现有研究在识别驱动力时通常将降温效果视为同质实体,因此这些驱动力的功能分化(如区分哪些因素控制降温的空间范围,哪些因素决定降温强度)及其非线性阈值仍严重缺乏探索。
为弥补这些知识空白,本研究提出了一个综合分析框架,调查了中国30个主要城市跨越五种不同气候区的950个蓝绿空间。通过耦合多源遥感数据、GIS空间分析和增强回归树(BRT)模型,本研究追求三个主要目标:(1)通过部署六维框架(CT、CD、CA、CE、CI和CG),从最大值视角和累积值视角联合评估,系统性量化UBGS的降温效果以避免评估偏差。(2)开展跨气候比较分析,揭示UBGS的差异化降温效果,并基于UBGS的降温表现识别降温类型。(3)从三个维度(规模与构成、景观格局和周边环境)识别驱动因素的功能分化和非线性阈值。