《BUILDING AND ENVIRONMENT》：From solar avoidance to thermal safety: route-induced heat-exposure reduction and its diurnal limits in Shenzhen's CBD
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•一个整合微气候、路网与路线规划的连续热暴露评估框架。•在43,680条路线中，30.9%的OD对实现了显著的热暴露降低。•在17:00的情形下，50.8%的避阳路线反而推高了UTCI；有阴影的街道峡谷会再次释放热量。•上午路线优化可使UTCI最多降低1.638°C；傍晚的收
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一个整合微气候、路网与路线规划的连续热暴露评估框架。
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在43,680条路线中，30.9%的OD对实现了显著的热暴露降低。
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在17:00的情形下，50.8%的避阳路线反而推高了UTCI；有阴影的街道峡谷会再次释放热量。
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上午路线优化可使UTCI最多降低1.638°C；傍晚的收益则降至0.04°C。
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在所有绕行和时间条件下，最小UTCI路线均优于避阳路线。
引言
在稠密的城市环境中，极端高温日益加剧。高太阳负荷、低风速与密集的建筑形态相互作用，产生了持续的白天和夜间热暴露，而传统气候平均值难以捕捉这一现象 [1,2]。在深圳等亚热带城市，持续的高温高湿条件、深邃的街道峡谷以及大量城市热储存使行人暴露时间远远超过气温峰值时段 [[3], [4], [5]]。街道作为行人主要的公共活动空间，成为此类暴露的主要场景 [6]，提高了日常出行中的心血管和热应激风险 [7]，并抑制了主动出行意愿 [8,9]。因此，在缓解行人热暴露的同时维持主动出行，是户外热舒适研究与城市热治理共同面临的核心挑战。
街道微气候的时空演变从根本上受太阳几何关系与城市表面热过程的共同支配 [10]。白天，太阳高度角决定了短波辐射通量的强度及其空间分布，塑造了城市阴影格局，使遮荫供给成为降低辐射负荷、改善户外热舒适的重要手段 [[11], [12], [13]]。同时，城市材料的热容量和热惯性产生了显著的热储存与热滞后效应 [1]。实证研究表明，遮荫并不必然等于热安全。建筑遮荫可将太阳辐射透过率降低至0.02–0.25 [14]。然而，一旦短波辐射被削弱，由受热的街道表面、天空穹顶和遮荫结构发射的长波辐射仍可持续影响平均辐射温度，尤其是在傍晚时段或具有强热储存效应的街道峡谷中 [11]。这些相互作用的过程表明，短波辐射与延迟的长波热释放在一天的不同时段交替占据主导地位，共同塑造着户外热环境的演变 [15]。因此，静态的空间干预措施（如仅通过增加城市绿化或物理改造扩大遮荫区域）可能不足以应对高度动态的日变化热过程，在某些时段甚至可能减弱或完全失效 [16,17]。这凸显了有必要以更具灵活性、明确响应城市热条件时间变化的热适应策略来补充传统物理干预措施。
尽管绿化、遮荫、冷材料和通风廊道已大幅推进了户外热缓解工作 [18,19]，但存在三个缺口限制了在持续高温条件下对行人热暴露的评估。首先，大多数评估依赖于静态站点或格网空间单元，使热评估与行人路网及实际出行起终点脱节 [20]。基于出行的分析表明，基于轨迹或路网的方法比静态代理更能忠实地捕捉实际活动空间内的暴露情况 [[21], [22], [23]]。因此，尚未解决的问题并非城市何处最热，而是行人在穿越真实街道路网的连续行程中如何累积热负荷。其次，现有范式难以将连续暴露表示为日变化太阳轨迹的函数 [[24], [25], [26]]。许多研究在最热时段或固定参考时间（如太阳正午）评估热安全，隐含地将暴露视为热峰值快照。然而，遮荫格局和城市表面长波辐射释放表现出显著的时间异质性与热滞后，因此在某一时刻测量的暴露无法代表一次行程中累积的暴露 [11]。第三，行人本身的行为适应仍缺失于大多数框架之中。尽管极端高温可能使偏好转向遮荫路线 [27]，且已知路线选择会响应环境线索 [[28], [29], [30]]，但目前尚无任何分析框架在统一的时间分辨系统内整合微气候动态、行人路网拓扑和适应性路线选择。
最近在出行定位 [31]、逐时微气候建模 [32] 以及信息与通信技术 [33] 方面的进展，使得将日变化、太阳高度角驱动的热变化嵌入基于出行的暴露评估在技术上成为可能。现有研究可以对完整路线进行微气候模拟以获取热环境与遮荫参数，并定量评估沿线行人的热舒适和热应激水平 [34]。限制因素已不再是数据分辨率，而是分析整合：现有范式尚未在单一的时间分辨框架内统一太阳轨迹驱动的微气候演变、行人路网拓扑与适应性路线选择 [[35], [36], [37]]。本研究为深圳中央商务区开发了一个连续行人热暴露框架，将基于智能体的路线选择模拟与高分辨率行人路网和逐时微气候强迫耦合起来。该研究在三种路线策略下评估了办公室到地铁站的通勤出行——（1）几何最短路线，（2）通过遮荫街道的避阳路线，（3）距离与时间约束下的累积热安全路线 [[38], [39], [40]]。
本研究旨在量化在时间变化的城市热环境中，行人热暴露可通过路线替代在多大程度上被改变。该框架用于追求三个目标。第一，将沿线行人热暴露表征为由太阳轨迹驱动的短波输入和城市表面长波及显热滞后释放所塑造的日变化过程，而非静态条件。第二，量化路线替代作为行为适应在可接受绕行成本下的潜力与局限，并借此将通勤者可以通过路线选择实际改变的暴露份额与由行人路网和建筑形态结构性锁定的份额区分开来。第三，检验最小化直接太阳暴露是否能作为最小化完整轨迹累积热负荷的可靠替代指标，并识别这两种目标发生分歧的条件。
通过回答这些问题，本研究旨在阐明在稠密亚热带环境中，路线层面的热适应能够实现与不能实现什么。所得到的绕行率和路线份额被解释为模拟的路线替代潜力，而非实际的意愿、偏好或行为适应性。研究还试图将热安全路线定位为基础设施降温的时间依赖性补充，值得与热风险意识导航和灵活通勤一道被明确纳入城市热适应政策。
章节摘录
总体分析框架
为解决已识别的研究缺口，本研究开发了一个以连续出行尺度热暴露和路线替代为中心的分析框架。该框架并不旨在重现观察到的行人决策行为。相反，基于智能体的层面提供了对个人出行、异质性出行属性、路线替代方案和时间依赖暴露累积的明确计算表示，使同一OD对可以在受控条件下进行评估。
热环境的日内特征
首先，我们分析了深圳夏季热环境的日内变化与空间异质性，以阐明不同时段路线选择背后的热环境背景。夏季辐射环境表现出显著的时间与空间异质性。四天代表性观测的短波辐射呈现一致的日变化模式，其特征为白天单一峰值和夜间接近零值。具体而言，短波辐照度增加。
持续热暴露条件下路线选择的启示
本研究的主要贡献在于将路线选择置于一天中不断演变的热动态环境中，强调行人在真实通勤条件下如何适应热风险，而非依赖最短距离或静态遮荫等单一标准。通过整合街道尺度的气温、辐射、风速和湿度计算UTCI，并将这些数据嵌入基于智能体的行人模拟中，本……
结论
本研究提出并评估了一个整合太阳高度角驱动热动力学、行人路网拓扑与基于智能体路线选择的连续热暴露框架，应用于深圳典型CBD的办公室到地铁站通勤场景。在43,680条模拟路线和14,560个OD对之间，我们系统比较了几何最短路线、避阳路线和累积热安全路线，以量化行人热暴露可以被降低的程度。
数据可用性声明
本研究中产生和使用的数据见补充材料。
CRediT作者贡献声明
谢晓欢：撰写 – 初稿，监督，项目管理，方法论，获取研究资金，概念化。杨胜杰：可视化，软件，调查，数据整理。刘鑫：撰写 – 审阅与编辑，验证。苟中华：撰写 – 审阅与编辑。
谢晓欢|杨胜杰|刘鑫|苟中华
