《Building and Environment》:Influence of objective environmental conditions and subjective feelings on thermal comfort under high thermal stress
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•热行走整合了PET、微气候和多感官评估。•热暴露和热响应表现出强烈的微尺度异质性。•热因素对各项结果贡献最大(ΔR2m = 0.029–0.066)。•触觉满意度与所有热响应持续相关。•PET与热舒适度和可接受度的关联最强。引言近年来,全球气候变化和快速城市化增加了极端高温
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热行走整合了PET、微气候和多感官评估。
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热暴露和热响应表现出强烈的微尺度异质性。
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热因素对各项结果贡献最大(ΔR2m = 0.029–0.066)。
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触觉满意度与所有热响应持续相关。
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PET与热舒适度和可接受度的关联最强。
引言
近年来,全球气候变化和快速城市化增加了极端高温事件的频率和强度,大大增加了城市居民的热暴露风险[1]。高温不仅增加了与热相关的健康风险,还降低了居民参与户外活动的意愿,削弱了公共空间的活力,并对城市宜居性和人类福祉产生更广泛的影响[2,3]。《政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告》进一步指出,人为引起的气候变化已加剧了全球热极端事件,持续升温预计将增加与热相关的风险,特别是在城市地区(IPCC,2023)。因此,提高户外热舒适度已成为城市规划、景观设计和环境健康研究中的一个重要议题。
热舒适度通常定义为对周围热环境满意的状态(ASHRAE,2020)。传统的户外热舒适研究主要通过热平衡理论和客观微气候条件来解释热响应,包括气温、相对湿度、风速、太阳辐射和平均辐射温度(Tmrt)[4,5]。因此,生理等效温度(PET)和通用热气候指数(UTCI)等热指数被广泛用于量化人体热负荷,而遮荫、通风和辐射暴露在户外热舒适中的重要作用已得到充分确认[6,7]。然而,仅凭客观热条件无法完全解释真实户外环境中的热体验[8,9]。越来越多的证据表明,视觉、听觉和心理感知也与户外热响应相关。例如,较高的绿化可见度、美观的景观和宜人的声景与减少的热不适和更高的热满意度相关[10,11]。因此,户外热舒适度应被理解为一种多维度的环境体验,涉及客观热条件和主观环境感知。
尽管取得了这些进展,但仍有两个重要问题理解不足。首先,河畔公园内的空间异质性及其在峰值热应力下与热条件和热响应的关系受到关注有限。现有研究主要考察了典型的建成环境,如广场[12]、街道峡谷[13]、校园[14]和居住区[8],而相对较少的研究关注了河畔公园和滨水绿道。作为城市蓝绿基础设施的重要组成部分,河畔空间通过水体、植被、遮荫和通风的存在与潜在有利的热条件相关[15]。然而,土地覆盖组成、遮荫、空间开放度和临近水体的局部差异可能在同一河畔公园内产生显著的热暴露差异[16]。这种异质性在湿热地区可能尤为重要,因为高湿度和强烈的太阳辐射可能限制蓝绿环境的热效益。此外,与更常被利用的早晚时段相比,在夏季热应力通常达到日峰值的中午和午后时段的热舒适度受到的关注相对较少[17,18]。因此,需要更好地了解峰值热应激期间环境条件和热响应的空间变化。其次,尽管对户外热舒适度的多维性质给予了越来越多的关注,但不同环境和感知因素的相对贡献仍未得到充分量化。客观环境条件和主观感知仍然经常被分开考察,许多研究主要关注单个变量与热响应之间的关联[13,19,20]。因此,不同因素领域(包括空间/客观环境、客观热、视觉、听觉、触觉和心理领域)提供了多少解释信息仍然不清楚,哪些具体因素与不同热响应的关联最强。这种区分很重要,因为热感觉、热舒适度、热偏好和热可接受度代表热体验中相关但不同的方面,而不是单一的可互换概念[21,22]。因此,它们与环境和感知因素的关联应该分别评估。一种比较领域水平贡献和特定因素与热响应的关联的多维评估可能因此对高热应激下的户外热响应提供更全面的理解。
为解决这些差距,本研究在夏季峰值高温期间(12:30-15:00,7月至9月)在漳州的一座河畔公园进行了户外热行走实验,同时收集微气候测量、空间环境特征、多感官感知和多种热响应评估。具体而言,本研究解决两个问题:(1) 在夏季高温峰值期间,河畔公园不同区域的微气候条件和热响应如何变化?(2) 不同环境和感知因素对热响应的相对贡献是什么,哪些具体因素的关联最强?此外,还进行了探索性的跨领域交互分析,以考察选定的环境或感知因素与热响应的关联在不同环境或感知背景下是否有所变化。通过联合考察空间环境异质性、领域水平贡献以及特定环境和感知因素与热响应的关联,本研究为峰值热应激下的户外热响应提供了更整合的理解。研究结果可能为河畔公园热环境优化、城市开放空间降温设计和湿热地区气候适应型景观规划提供科学支持。
章节摘要
研究区域
本研究在中国福建省漳州进行。漳州位于中国东南部(23°34′-25°15′ N, 116°53′-118°09′ E),属亚热带湿热气候。年平均气温约为21°C,平均相对湿度约为73%。根据柯本-盖格气候分类,漳州被归类为湿润亚热带气候(Cfa),特点是夏季湿热、风速相对较低、太阳辐射高。
物理环境
调查点的物理特征如图4所示。总体而言,植被相关的土地覆盖类型主导了研究区域,森林和草地在大多数调查点周围占相对较高比例,而非渗透表面和渗透铺装通常占较小比例(图4ab)。15个调查点和考察的缓冲尺度(10–100米)之间的土地覆盖组成存在显著差异,反映了周围环境的异质性……
热暴露和热响应的空间异质性
尽管研究区域相对紧凑,但热暴露和主观热响应在整个公园内变化显著。值得注意的是,PET和主观热响应的空间变化比气温更为明显,表明仅凭气温无法完整代表空间异质性户外环境中行人所经历的热条件。这在关联分析中得到进一步反映:
结论
通过整合微气候测量和主观评估的热行走实验,本研究调查了湿热夏季条件下河畔公园的户外热响应。研究结果显示,整个公园内热暴露和主观热响应存在显著的空间异质性。热因素在四个热响应结果中提供了最大且最一致的增量解释贡献,尽管它们的相对……
利益冲突声明
作者声明,他们没有已知的竞争财务利益或个人关系,这些可能被视为可能影响本文报告的工作。
CRediT作者贡献声明
文策:原创草稿撰写、可视化、软件、方法论、调查。杨帆:验证、调查。张星:可视化、方法论、调查。严常州:审稿与编辑、监督、经费获取、概念化。
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