城市蓝绿空间在降温效应方面的贡献不均衡

《Frontiers in Environmental Science》：The unequal contribution of urban blue-green space to the cooling effect

　　蓝绿空间对长三角地表温度的时空影响及优化策略研究，基于2000-2024年遥感数据，运用Moran's I和GTWR模型分析41城数据，发现蓝绿空间碎片化在南部降低地表温度，北部则加剧升温，提出差异化优化策略。

　　城市蓝绿空间对地表温度的降温作用，是理解城市土地利用模式和推动可持续城市发展的重要议题。本研究聚焦于中国长江三角洲（YRD）地区的41个地级市，从2000年至2024年，分析了蓝绿空间的变化及其对地表温度（LST）的影响。通过遥感数据和景观指数的结合，研究采用莫兰指数（Moran’s I）和时空加权回归模型（GTWR），揭示了蓝绿空间与地表温度之间的复杂关系。研究发现，大多数城市地表温度显著上升，尤其是合肥和南京，而蓝绿空间的面积和连通性则呈现出减少和碎片化的趋势。例如，合肥的绿地面积从2000年的9,665.44平方公里减少至2024年的5,726.63平方公里。这些变化对区域热岛效应（UHI）产生了深远影响，也凸显了蓝绿空间在缓解城市热环境问题中的关键作用。

### 蓝绿空间与热岛效应的关联

全球气候变化和快速城市化加剧了城市热岛效应，导致地表温度升高，极端热浪事件频发，这对公众健康、生物多样性和生态系统服务构成威胁。土地利用的变化是热岛效应的重要驱动因素之一，城市扩张侵占农田、森林和湿地，改变了地表热特性，进一步加剧了城市中心的热积累。在低纬度地区，土地开发强度的增加更显著地导致地表温度上升，特别是在中国，城市化进程迅速，地表温度的升高速度超过全球平均水平。因此，对蓝绿空间变化及其对热环境的影响进行系统研究，对于制定科学合理的城市规划和生态治理策略至关重要。

中国作为全球城市化最快的国家之一，其城市热岛效应尤为显著。近年来，国家推行“以存量为主”的城市发展模式，强调提升现有城市空间的质量和效率。与此同时，国家发布了《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》（2019）和《全国国土空间规划纲要（2021–2035）》，旨在推动城市与生态的协调发展。然而，尽管政策导向明确，蓝绿空间的优化研究仍显不足。本研究正是在这一背景下展开，旨在探索蓝绿空间的演变规律及其对热岛效应的缓解作用。

### 蓝绿空间的演变与降温能力的变化

研究显示，蓝绿空间的面积和连通性在多数城市中呈现出下降趋势，尤其在经济发达地区。这种变化削弱了蓝绿空间的降温功能，特别是在高密度城市区域。例如，合肥的绿地面积从2000年的9,665.44平方公里减少到2024年的5,726.63平方公里，而其地表温度则从16.58°C上升至28.08°C。这种趋势反映了城市扩张对自然生态系统的侵占，也表明蓝绿空间在缓解热岛效应中的作用正在减弱。

在一些城市，如杭州和温州，蓝绿空间的面积有所增加，但这一增长往往无法弥补绿地减少带来的影响。因此，整体来看，这些城市生态系统的退化趋势更为明显。此外，蓝绿空间的碎片化现象在许多城市中普遍存在，这种碎片化不仅影响了空间的整体连通性，还降低了其降温能力。例如，苏州的景观格局指数（LPI）从2000年的63.87下降至2005年的24.21，反映出蓝绿空间的严重退化。然而，随着时间推移，苏州的LPI在2010年后逐渐恢复，表明城市在生态修复方面的努力取得了一定成效。

### 蓝绿空间景观指数与地表温度的空间异质性

本研究通过GTWR模型分析了蓝绿空间景观指数与地表温度空间异质性之间的关系。研究发现，不同区域的蓝绿空间对地表温度的影响存在显著差异。在长江三角洲的南部地区，如上海、苏州和杭州，蓝绿空间的高碎片化程度（如PD、ED和CONTAG等指数）与地表温度的下降相关联。这表明，高碎片化的蓝绿空间在这些地区反而有助于形成多个“降温岛”，从而有效缓解热岛效应。而在西北部地区，如合肥和芜湖，高碎片化程度与地表温度的上升相关联，这可能是由于水体资源较少，使得绿空间的降温能力不足。

此外，景观指数的空间分布也表现出明显的区域差异。在南部地区，PD（斑块密度）、ED（边缘密度）、CONTAG（聚集度）等指数与地表温度的变化呈负相关，而LSI（形状指数）和SHEI（景观多样性指数）则与地表温度呈正相关。这表明，南部地区的蓝绿空间结构更加复杂，能够通过高蒸发量和微气候调节形成有效的降温效果。相比之下，西北部地区的蓝绿空间则因缺乏足够的水体支持，其降温能力受限，即使在高碎片化的情况下，也无法显著降低地表温度。

### 研究方法与数据来源

本研究基于遥感数据，分析了2000年至2024年间YRD地区的地表温度变化。研究团队使用了Landsat卫星影像数据，并结合莫兰指数和时空加权回归模型，对蓝绿空间的景观格局及其对地表温度的影响进行了系统评估。遥感数据的高质量和标准化，为分析蓝绿空间对地表温度的调控作用提供了可靠依据。研究还通过图像处理软件ENVI 5.0和ArcGIS 10.8，对遥感数据进行了辐射校正、大气校正和几何校正，以确保数据的准确性和可靠性。

为了进一步揭示蓝绿空间的降温机制，研究团队选择了多个景观指数，包括PD、ED、CONTAG、LSI、SHDI和SHEI等。这些指数反映了蓝绿空间的分布特征和结构变化，有助于评估其对地表温度的调控能力。通过这些指数，研究能够识别出不同区域蓝绿空间对地表温度的差异化影响，并据此提出针对性的优化策略。

### 蓝绿空间的优化策略

基于研究结果，优化蓝绿空间的布局和功能对于缓解城市热岛效应具有重要意义。在水体丰富的南部地区，如上海和苏州，城市规划应优先考虑将绿地与水体相结合。例如，可以在河岸或湖边布置小型绿地，以利用水体的蒸发冷却效应，从而提升整体降温能力。研究显示，水体对地表温度的降低作用远大于绿地单独的降温效果，因此，恢复湿地、建设生态岸线等措施有助于增强蓝绿空间的协同效应。

而在水体较少的西北部地区，如合肥和芜湖，优化策略应侧重于建设大面积、连通性良好的绿地。例如，可以通过构建城市公园和绿色走廊，提高绿地的覆盖率和连通性，从而增强其降温能力。此外，选择高叶面积指数（NDVI）的植被类型，如常绿阔叶林和亚热带竹林，可以提升绿地的蒸散作用和降温效率。同时，对现有绿地进行维护，如定期灌溉和修剪，有助于保持其长期功能。

研究还指出，蓝绿空间的优化应结合城市发展的实际情况，采取因地制宜的策略。例如，在城市扩张过程中，应优先保护现有的蓝绿空间，避免将其转化为不透水地表。此外，城市规划应充分考虑蓝绿空间的分布特征和功能需求，以实现生态与城市的协调发展。

### 结论与展望

综上所述，蓝绿空间在缓解城市热岛效应方面发挥着重要作用，其降温能力与空间结构密切相关。研究发现，蓝绿空间的减少和碎片化导致地表温度上升，而优化其布局和功能则有助于降低热岛效应的强度。特别是在南部地区，高碎片化的蓝绿空间与水体的协同作用显著提升了降温效果，而在西北部地区，由于缺乏足够的水体支持，蓝绿空间的降温能力受限。

未来的研究应进一步探讨不同蓝绿空间类型（如水体和绿地）在不同季节和日间时段对降温效果的贡献。同时，应加强跨区域协同治理机制的研究，以推动绿色、高质量和可持续的城市发展。此外，随着遥感技术的不断进步，未来可以获取更高精度和更频繁更新的数据，从而实现对蓝绿空间变化的动态监测和精细化管理。这些研究将为政策制定者提供科学依据，助力实现生态与城市发展的平衡。