城市綠地系統降低夏季熱島的時空模擬與布局最佳化研究

《城市綠地系統降低夏季熱島的時空模擬與布局最佳化研究》是依託南京林業大學，由黃煥春擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：城市綠地系統降低夏季熱島的時空模擬與布局最佳化研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黃煥春
• 依託單位：南京林業大學

中文摘要

近年來，全球氣候變暖加劇，我國夏季城市熱島問題日益嚴重。國內外研究與實踐證明，城市綠地是降低城市熱島的有效手段。而如何高效地布局綠地降低城市熱島，則成為城市與園林規劃領域的套用基礎科學問題。因此，本項目擬通過探析綠地降溫的熱性能組織結構對周邊溫度場的影響變化，來建立關鍵可控指標的三維函式方程，進而推導出高效降溫的綠地布局參數區間、關鍵參數。從而系統地揭示綠地降溫的熱性能的尺度敏感性，實現科學的解構綠地降溫的機制；進而，利用灰色系統、人工智慧、神經網路等方法，構建智慧型化的空間最佳化算法和模型，模擬綠地降低熱島的格局與過程，提出具有推廣和普適性的有效降低熱島的綠地布局模式。特色與創新：把城市綠地降低熱島研究，擴展到三維空間參數，明確其熱性能的敏感性尺度；構建灰色智慧型最佳化算法和模型，提出城市綠地降低熱島的適應性干預模式。本項目將豐富生態、宜居、低碳城市規劃理論，為最佳化綠地布局提供了一種新的方法。

結題摘要

隨著全球氣候變暖和城市化，熱島問題日益嚴重，成為嚴重影響城市生態和人類健康的國際前沿問題，如何利用城市綠地系統降低熱島，提高城市夏季人體舒適度，提升城市環境的健康效應，成為重要的科學問題。本項目以天津、北京、南京特大城市研究成果為基礎，探索城市綠地系統降低夏季熱島的時空模擬與布局最佳化。研究發現：①綠地降低熱島具有隨時間變化的空間尺度特徵，日間巨觀敏感尺度半徑250m，微觀敏感半徑尺度為15m，夜晚敏感尺度半徑為60m。②構建了綠地降低熱島的複雜適應性系統的微觀基本行為模型和整體性模型，模型與城市建築、水體等要素相適應耦合，遵循尺度敏感性規律發揮最大的降溫效果原則。③隨著尺度解析度的增大地表溫度與POI點密度的相關性在逐漸升高；氣溫與MNDWI、綠地率、建築密度呈正相關關係，與NDVI、道路密度、容積率、POI點密度呈負相關關係；在空間解析度為90m時，地表溫度與平均氣溫具有較強線性關係。④最高熱島升溫與特大城市熱島強度曲線相似性和變化率都與國家城鎮化率的變化相一致，主要受國家城市化空間格局影響；最高熱島升溫採用灰色預測模型具有較高的模擬精度，熱島升溫總量預測採用時間和中國城市化率的複合模型具有較高的精度。⑤城市熱島加劇呼吸系統疾病死亡率，在景觀格局上呈現：低等級影響區連通性較高、空間相對集中，高等級影響區呈組團狀分布；整體景觀特徵呈現破碎化和間斷分布，影響區在城市中心分布較為集中。⑥以歷史慣性模式的優勢驅動力的空間特徵效應為基礎，依靠外生髮展模式的驅動力空間效應，使得因城市集聚帶來的生態安全問題得以分散緩解。⑦公園可達面積比與公園服務人口兩個指標，可作為評價城市公園整體可達性與服務狀況的指標。本項目為引導形成科學的生態城市結構和形態、發揮生態服務功能提供理論基礎，對研究區域與全球氣候變化具有重要的理論意義，為健康城市和氣候適應性城市規劃提供可操作的布局參數體系。