《Results in Engineering》：Comparative Assessment of Reflective and Vegetative Urban Surfaces for Pedestrian-Level Thermal Comfort under Heatwave Conditions
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热浪对欧洲城市构成了重大的气候相关健康风险，2022年夏季欧洲超过60,000例死亡与热暴露相关。本研究采用ENVI-met 5.8模型，在巴塞罗那、雅典、卢布尔雅那和塞尼加利亚四个具有对比性气候与城市形态特征的欧洲城市中，系统比较了反射性（高反照率凉爽路面c
热浪对欧洲城市构成了重大的气候相关健康风险，2022年夏季欧洲超过60,000例死亡与热暴露相关。本研究采用ENVI-met 5.8模型，在巴塞罗那、雅典、卢布尔雅那和塞尼加利亚四个具有对比性气候与城市形态特征的欧洲城市中，系统比较了反射性（高反照率凉爽路面cool pavement、凉爽道路cool road）与植被型（绿色屋顶green roof、绿色立面green fa?ade）缓解策略在典型气象年（TMY）与热浪年（HWY）极端条件下的行人层面热舒适改善效果。研究同时评估了行人层面潜在气温（PAT）与生理等效温度（PET），以揭示大气降温与人体热舒适之间的关系。结果表明：极端条件显著放大了行人热应激，卢布尔雅那7月平均PAT增幅最大（7.58°C），雅典7月平均PET增幅最大（10.58°C）；绿色立面在行人层面提供了最强降温效果，绿色屋顶提供中等降温效益，而反射性路面和道路在热舒适改善方面效果有限。研究还发现，反射性表面虽可降低表面及近地面气温，但可能因增加反射短波辐射和平均辐射温度（MRT）而限制甚至逆转PET改善。城市形态显著影响热强度与缓解措施的有效性。该研究为不同气候和城市形态背景下城市热缓解策略的选择提供了系统比较框架。
一、研究背景与问题
极端高温已成为欧洲城市最主要的与气候相关的健康风险之一。流行病学估计显示，2022年夏季欧洲因热暴露导致的死亡人数超过60,000例。随着气候变化，热浪的频率、持续时间和强度在欧洲近几十年持续增加。巴塞罗那的长期分析表明，自1970年代以来极端温度事件频率、持续时间和强度不断上升；高分辨率预估进一步显示，在SSP3-7.0情景下巴塞罗那大都会区热浪强度在2041–2070年可能增加约2.5°C，2071–2100年增加约4.2°C。
为应对日益增长的热风险，学界提出了多种城市热缓解策略，包括凉爽路面、凉爽道路、绿色屋顶、绿色立面、城市树木等绿色基础设施。这些措施通过减少太阳辐射吸收、增加遮荫、蒸散发以及改变辐射和对流热交换来改变地表能量平衡。然而，现有研究存在若干关键问题尚未解决。第一，大多数ENVI-met研究仅在单一城市或气候背景下评估个别缓解措施，限制了其有效性在不同城市环境间的可转移性判断。第二，反射性和植被型干预措施经常在独立或不同建模配置下评估，难以在等效气象强迫和建模假设下直接比较其相对性能。第三，表面或行人层面气温的降低并不必然对应人体热舒适度的改善。反射性表面可能在减少吸收太阳能的同时增加反射短波辐射和平均辐射温度（MRT），从而抵消甚至逆转生理等效温度（PET）的改善。因此，有必要在统一建模框架下，跨不同气候和形态城市背景，系统比较反射性和植被型策略的热响应与人体舒适响应。
二、研究内容与意义
本研究在四个具有对比性气候与城市形态特征的欧洲城市中，采用一致的ENVI-met建模框架，比较评估反射性和植被型缓解策略。四个城市的选择代表了欧洲城市环境的气候和形态梯度：巴塞罗那和雅典代表高不透水覆盖率、紧凑街道峡谷和有限植被的密集型地中海城市形态；卢布尔雅那代表植被覆盖较高、城市结构异质性更强的温带凉爽环境；塞尼加利亚代表受开阔性和海洋通风影响的低密度沿海地中海案例。研究同时考虑行人层面潜在气温（PAT）和PET，而非仅通过气温变化评估缓解效果，从而揭示大气降温与人体热舒适之间的关系。研究还比较了典型气象条件与极端条件，以量化行人热暴露的放大效应，并在极端情景下独立评估四种缓解策略。这一系统比较框架为不同气候和城市形态背景下选择有效的热缓解策略提供了重要科学依据。
三、关键技术方法
研究人员采用ENVI-met 5.8模型进行街区尺度模拟。气象数据方面，典型气象年（TMY）数据取自JRC-PVGIS数据库，极端热浪年（HWY）数据取自国家太阳辐射数据库（NSRDB）2005–2022年记录，巴塞罗那HWY数据取自加泰罗尼亚四个主要气候区现在和未来气候情景下的典型气象年和热浪数据集。研究构建了多情景框架：每个城市选取一月、四月、七月和十月作为冬、春、夏、秋代表月份，每个月份分别进行TMY基线、HWY极端基线以及四种独立缓解情景（凉爽路面、凉爽道路、绿色屋顶、绿色立面）模拟，共96次模拟。PET采用ENVI-met/BIO-met默认参考人体参数，对应35岁男性、身高1.75米、体重75公斤，静态服装热阻0.90 clo，步行速度1.21 m/s，总代谢率约164.49 W。
四、研究结果
基线性能：典型与热浪条件对比。 极端条件在所有城市和季节均显著放大了行人层面热应激。在PAT方面，16个城市-时期组合中平均增幅范围为雅典十月1.75°C至卢布尔雅那七月7.58°C。7月平均PAT增幅排序为卢布尔雅那（7.58°C）、雅典（4.85°C）、塞尼加利亚（4.39°C）和巴塞罗那（4.23°C）。在PET方面，平均增幅范围为塞尼加利亚一月1.71°C至雅典七月10.58°C。相对变化呈现不同模式，最大百分比增幅主要出现在一月，卢布尔雅那PAT增幅153.43%，PET增幅108.45%。极端七月条件下，行人层面网格超过PET=35°C的24小时平均比例范围为巴塞罗那43.4%至卢布尔雅那54.8%，超过41°C的比例范围为32.4%至49.0%。网格平均PET维持在35°C以上的时长在巴塞罗那为10.3小时、雅典11.8小时、卢布尔雅那12.9小时、塞尼加利亚11.8小时；超过41°C的对应时长为7.4、10.1、11.7和9.7小时。空间分析显示，PAT空间分布相对均匀，日均空间四分位距（IQR）普遍低于1°C，而PET空间异质性显著，雅典四月IQR达5.52°C、十月达5.22°C。
缓解策略性能。 缓解模拟揭示了基于反照率与基于植被策略之间的明显差异。绿色立面在行人层面提供了最强降温效果，绿色屋顶提供中等降温效益，而反射性路面和道路在热舒适改善方面效果有限。反射性表面可能产生有益的表面或气温响应，但同时增加MRT并导致有限或不利的PET响应。
五、讨论与结论
研究证实了植被型措施比反射性表面提供更大的PET降低，绿色立面比绿色屋顶产生更强的行人层面效应，反射性干预可能产生有益的表面或气温响应但同时增加MRT并导致有限或不利的PET响应，且缓解效果幅度随气候条件和城市形态而变化。研究强调，仅通过气温评估缓解效果存在方法论局限，因为气温变量并不必然代表人体热暴露。该研究为城市规划和政策制定提供了科学依据，即在热浪条件下，优先考虑植被型缓解策略特别是绿色立面，而非单纯依赖高反照率反射性材料，对于改善行人热舒适更为有效。
