城市環境研究所在城市高密度建成區屋頂綠化降溫效應模擬研究方面取得新進展

快速城市化進程中城市高密度地區面臨發展空間不足、生態空間匱乏、城市熱島效應顯著等問題，嚴重影響了城市的可持續發展。大量研究證實，屋頂綠化是解決城市高密度地區用地緊缺與生態建設矛盾、緩解城市熱島效應的有效措施。然而，目前針對城市高密度地區屋頂綠化降溫效應的多情景量化模擬研究較少，且缺乏城市尺度上基于規劃情景的城市高密度建成區內屋頂綠化降溫效率空間化模擬方法。中國科學院城市環境研究所可持續城鎮化與智慧城市研究組（吝濤團隊）通過文獻綜述和前期實證研究發現綠化屋頂降溫效率存在邊際效用遞減規律。在此基礎上，結合遙感地表溫度反演和數理統計模型，提出了一種簡化且易操作的綠化屋頂降溫效應空間量化模型，可用于模擬不同規劃情景下城市高密度建成區綠化屋頂的降溫效果。進一步，為了說明模型的適用性和可操作性，該研究以廈門島為案例，定量化模擬和比較了三種規劃情景下綠化屋頂的降溫強度和影響范圍，并為廈門熱島效應緩解和綠化屋頂規劃建設提供了建議和對策。

　　主要發現如下：

　　（1） 文獻綜述和實證研究表明，綠頂降溫效率與綠頂面積以及距綠頂的距離密切相關。具體來說，綠頂降溫效率隨著屋頂綠化面積的增加而增加，當屋頂綠化面積達到某個閾值時，綠頂降溫效率達到最大或趨于平緩 (圖1a)；綠頂對周圍環境的降溫效率隨著距綠頂邊界距離的增大而減小并最終消失（圖1b-c)。

圖1 綠化屋頂降溫效率邊際效用遞減規律概念圖

　　（2） 綠化屋頂降溫效應模擬結果表明，在大型綠色空間和水體缺乏的高密度城市化區，綠頂在調節熱環境方面起著重要的作用。當綠頂的實施比例達到一定規模時，高密度城市化區內會出現局部冷島現象，其效果等同于小型綠色空間和水體所帶來的降溫效果。當綠頂覆蓋范圍擴大到整個廈門島時，廈門島內熱島面積削減的最大潛力值約為4.04 km2至 9.75 km2。

圖2 不同屋頂綠化規劃情景下廈門島地表溫度模擬結果以及熱力景觀空間分布差異對比

　　（3） 廈門島三種綠頂降溫效應情景模擬對比結果表明，提高單個綠化屋頂的最大降溫效率或增加綠化屋頂實施規模均能有效改善局部熱環境，但所有情景下廈門島北部的熱環境并不能得到顯著改善。因此，建議廈門島北部應采取其他的城市熱島效應緩解策略，如改變建筑表面材料或安裝高反照率的冷屋頂等。

　　該研究為城市規劃者和政府部門在城市高密度地區開展基于屋頂綠化建設的城市熱島效應緩解策略的可行性決策提供了重要依據。相關成果以Modeling green roofs’ cooling effect in high-density urban areas based on law of diminishing marginal utility of the cooling efficiency: A case study of Xiamen Island, China為題，發表于Journal of Cleaner Production，林美霞博士生為第一作者，吝濤研究員和天津大學左進副教授為共同通訊作者。該研究得到了中國科學院國際對外合作重點項目（GJHZ202118）、國家重點研發計劃（2016YFC0502903）以及國家自然科學基金（41771573, 41771570）的資助。

　　論文鏈接?https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0959652621024926

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