《Environmental Impact Assessment Review》：Constructing an urban heat-cold interaction network for urban heat island mitigation: An intra-urban local heterogeneity perspective
编辑推荐：
•从城市内部局部异质性视角出发，构建热-冷相互作用的分析框架。•运用地理加权极端梯度提升模型（Geographical-XGBoost）捕捉驱动因素重要性的空间异质性。•将局部驱动因素重要性作为空间变化的权重纳入阻力面建模。•识别热-冷交互廊道及关键节点，作为重要通路和瓶颈加
- •
从城市内部局部异质性视角出发，构建热-冷相互作用的分析框架。
- •
运用地理加权极端梯度提升模型（Geographical-XGBoost）捕捉驱动因素重要性的空间异质性。
- •
将局部驱动因素重要性作为空间变化的权重纳入阻力面建模。
- •
识别热-冷交互廊道及关键节点，作为重要通路和瓶颈加以解析。
- •
局部加权方法增强了网络韧性，并为机制驱动型精细化治理提供了支撑。
引言
城市热岛效应（UHI）在全球气候变化和快速城市化的驱动下日益加剧，已成为严重威胁城市能源消耗、生态稳定性和公共健康的环境问题（Lu等，2026；Manoli等，2019）。在高密度城市中，孤立的、基于单一地点的绿地配置越来越难以应对热环境动态变化的系统性复杂性。因此，城市热缓解已从纯粹的工程技术导向方法转向基于自然的解决方案，即利用城市景观格局优化来增强生态系统调节功能（Kumar等，2024；Lin等，2025；Wei等，2025a；Wu等，2025）。在这类空间受限的城市环境中，热环境治理的关键挑战在于确保降温服务能够持续传输至高暴露度的热汇区域（Beele等，2024；Li等，2023a；Peng等，2022）。
现有城市热环境研究从多种视角探讨了城市热环境问题。基于本地气候区的研究刻画了不同城市形态格局下对应的热差异特征（Li等，2025a；Lin和Zhao，2025）；其他研究则考察了自然和人为驱动因素的贡献，包括植被、水体、城市形态、社会经济活动及人为干扰等（Chen和Guo，2026；Wan等，2025）。以缓解为导向的研究进一步评估了蓝绿基础设施（Fang等，2025；Lin等，2025）、城市形态与通风优化（Lin和Zhao，2025；Luo等，2024）以及利用高反射表面材料的建筑尺度干预措施（Huang等，2024）的有效性。总体而言，这些研究大幅推进了对城市热环境形成机制和局地缓解措施有效性的理解。然而，这些方法主要聚焦于解释热环境格局和评价局地干预效果，对于降温服务从冷源区域向冷需求集中区域的潜在空间组织与传输机制的探讨相对不足。
从这一空间连通性视角出发，景观生态学中的源-汇理论为理解景观格局与城市热环境之间的关系提供了有用的概念框架（Chen等，2008；Xu，2009；Guan等，2025；Lyu等，2025；Xiang等，2023）。在这一框架下，城市热环境不再被视为孤立的冷源或热汇斑块，而是被重构为涉及降温服务供给、传输和需求的多要素互动系统（Gao等，2022；Liu等，2026a）。与此视角一致，不断积累的实证研究表明，单纯增加蓝绿空间覆盖率并不一定能够提升降温效益，景观格局配置和连通性同样在调控降温效果方面发挥着重要作用（Chen和Guo，2026；Gao等，2022；Li等，2023a）。这一视角的转变促使人们更加关注降温服务的流动过程，强调有效的UHI缓解不仅依赖于扩大冷源面积，还需要在冷源与热需求区域之间维持潜在的热-冷相互作用，同时尽可能降低降温服务传输的空间阻力（Lyu等，2025；Shen等，2025）。
因此，基于网络的方法将城市热环境研究从评估孤立斑块拓展到分析空间连通性和潜在降温服务流。图论、最小累积阻力模型和电路理论已被用于识别热源、热汇、廊道以及结构上重要的节点（Liu等，2026a；McRae等，2008；Yu等，2021）。近期研究从分别考察热岛或冷岛系统，转向考虑整合热-冷网络中热斑块与冷斑块之间的互补与耦合关系（Yu等，2021；Peng等，2022；Xiang等，2023；Li等，2024；Li等，2025b；Shen等，2025；Wang等，2025c）。然而，现有框架仍倾向于强调冷或热斑块的内部连通性，或耦合网络的整体拓扑结构，冷源与热汇之间的潜在连接路径仍未得到充分的显式表达。相应地，限制这种潜在传输的瓶颈点和屏障也未被充分纳入统一的源-汇框架中。
可靠的阻力面是热-冷网络模拟的关键。阻力面构建经历了与专家打分和固定权重方法并行发展的转型，逐步转向纳入多维景观因素和基于机器学习提取的因素重要性的数据驱动方法。这些进展减少了阻力因素赋权中的主观性，提高了景观因素（如城市形态、植被覆盖率和地形）对城市热环境影响的非线性表征能力（Li等，2024；Chen等，2025；Shen等，2025；Liu等，2026a）。实际上，城市景观呈现高度异质性条件，这些因素对降温服务传输的影响可能因局地环境的不同而显著变化（Chen等，2025；Ji等，2026；Li等，2010；Liu等，2026b；Ren等，2025；Zhou和Liu，2026）。然而，研究者通常对整个研究区域或预设的空间单元统一估算因素权重，并在各单元内保持其恒定。这种处理方式与不断积累的实证证据——即热环境驱动因素的相对贡献在城市内部不同局地域境之间存在显著差异——并不完全一致（Li等，2010；Liu等，2026b；Ren等，2025；Zhou和Liu，2026）。未能将这些局地差异充分转化为空间变化的阻力权重，可能会平滑掉潜在阻力条件的细尺度差异，削弱阻力面对局地差异化传输条件的辨识能力。
因此，仍存在两个相关的该方法论空白。第一，需要一个整合性的源-汇框架来表征冷源与特定热汇区域之间潜在的降温服务连接，同时识别这些连接上的关键结构性约束。第二，阻力建模需要超越空间不变或区域级权重方案，纳入热环境驱动因素相对重要性在城市内部的局地变化。为填补这些研究空白，本研究提出了一个构建热-冷相互作用网络的解析框架，将城市内部局地异质性显式纳入降温服务传输建模之中。具体而言，本研究旨在回答三个研究问题：（1）如何识别关键冷源和热汇节点？（2）如何将多维景观因素空间变化的重要性纳入阻力面构建，以表征局地差异化的潜在阻力形成条件？（3）如何识别热-冷交互廊道、瓶颈点和屏障点，并如何评估所得网络并将其转化为有针对性的空间优化策略？通过将局地变化的景观因素贡献与热-冷网络结构和功能性能相联系，本研究为紧凑型城市环境中的精细化、机制驱动型UHI治理提供了支撑。
章节摘要
概念与研究框架
本研究借鉴Xu（2009）引入城市热环境研究的源-汇概念，将城市热环境概念化为由冷源、热汇及其空间关联构成的热-冷相互作用系统（Gao等，2022；Liu等，2026a）（图1）。Xu（2009）最初根据其对地表城市热岛强度（SUHI）的正贡献或负贡献来定义源地景观和汇地景观，其中建成区充当源地
LST、热岛与冷岛的空间格局
所提取的LST（地表温度）格局，结合热岛和冷岛分类结果，揭示了武汉城市热环境呈现出显著的空间分异特征，表现为多中心热岛集聚与外围冷岛分离的格局（图4）。热岛区域（定义为SHTZ和HTZ）占研究区的24.56%。这些区域主要集聚在主城区及其周边建成区内，
局部驱动因素重要性变化对热-冷网络建模的启示
为进一步解读G-XGBoost模型所得局部权重在阻力因素上的空间变异，我们考察了景观因素取值与其局部重要性之间的关系。结果表明存在明显的因素特异性非线性模式，自然因素通常在高取值时表现出更高的重要性，而人为活动相关因素则呈现更为异质的关系模式。尽管这些基于模型的模式并不能直接识别物理因果关系，
结论
从城市内部局地异质性视角出发，本研究针对中国武汉市构建了一个城市热-冷相互作用网络的解析框架。通过将空间显式的网络结构与局地变化的热环境关联相结合，该框架支持热-冷相互作用网络优化，并为精细化空间规划与管理提供了机制驱动的依据。主要结论如下：
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究成果的任何已知竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究受国家自然科学基金资助[项目批准号：42571491和42171414]。
许一飞｜刘殿锋
