城市热岛效应(UHIE)是一种城市地区比周围农村地区温度更高的现象，因为城市下垫面和人为热源具有较强的吸热能力。联合国报告指出，目前全球约55%的人口居住在城市，预计到2050年，这一比例将达到68%。城镇化进程中的大量移民倾向于在郊区的低收入社区聚居，这些地区往往缺乏充分应对极端温度变化的条件，这让社会不平等又多了一种“气候不平等”。另外，地球表面温度在22世纪将上升0.3-4.8℃，这意味着全球变暖将通过加剧UHIE对城镇居民的健康和生活质量构成直接威胁，并增加患热相关疾病的风险。因此，科学开展城市热环境研究和制定热缓解策略具有重要意义。
（1）基于景观生态学“斑块-廊道-本底”的思想，结合集成电路和复杂网络理论以及时空模式分析技术，用于探究2013-2023年成都市热环境网络(TEN)拓扑特征的变化；
（2）耦合Markov模型和未来土地利用预测(PLUS)模型，模拟未来城市热环境的潜在发展趋势并分析其驱动因素；
（3）提出了“城市冷源保护边界(BCUCS)”的概念，并量化其对城市热环境管理的潜在作用和影响。
（1）城市热岛强度逐渐减缓，但其覆盖范围持续周边郊区扩展，2023年成都市三环路以内局部地区的热岛强度显著下降。城市热环境(UTE)主导类型逐渐由中温区(MTZ)和高温区(HTZ)转化为中温区(MTZ)和次高温区(SHTZ)。中温区(MTZ)是分布最广且扩张最明显的热环境类型，从2018至2023年面积增加了202.65km²。然而，次中温区(SMTZ)和低温区(LTZ)的面积不断减少，2013至2023年分别减少了83.05km²和12.91km²。
（2）2013至2018年，重要的热源数量增加了111个，面积减少了95.08km²，整体连通性指数(IIC)和连通性概率指数(PC)值下降到最低，表明热源破碎化程度达到最大。2018至2023年，重要的热源数量减少了1个，面积增加了26.54km²，IIC和PC值略有上升，表明历史热源的破碎化有所减轻，但在空间上向外延伸且分散。2013至2018年，重要冷源数量增加了122个，面积增加了125.39km²，但冷源的连通性仍较低。2018至2023年，重要冷源数量减少了47个，面积减少了9.75km²，由于小型冷源消失，冷源的总规模略有下降。过去十年，热源网络不断向外辐射，而冷源网络空间分布上更加均匀。2013至2018，热源和冷源网络的连通性和稳定性都呈上升趋势，而2018至2023年则均有所下降。
（3）基于PLUS模型模拟的不同情景下UTE的数量结构和空间分布变化存在差异。在自然发展(ND)情景下，热环境类型均向MTZ转化，共转移了100km²，同时MTZ在空间分布上更加集中。在高温发展(HD)情景下，UTE变化丰富，以SHTZ转化为HTZ为主要特征，转移面积为56.21km²，新增的热环境斑块较为破碎。低温发展(LD)情景与ND类似，但MTZ扩张强度更大，共新增了114.50km²，此外，MTZ集中成片最明显。未来新增MTZ受NDVI和NDBI变化的显著影响，主要沿着成都市河流或植被覆盖的建筑区分布。
（4）实施“城市冷源保护线(BCUCS)”不仅可以有效保护和恢复城市冷岛，它还能有效地管理和优化城市热岛的空间分布，引导未来城市热岛的扩张方向，改善由城市化过程中不均衡的发展而形成的热岛破碎化现状。若没有“BCUCS”的约束，MTZ侵占城市冷源的面积占比最大，ND和HD情景分别为26.70km²和15.12km²。此外，在HD情景下实施“BCUCS”，UTE改善效果更显著，城市中HTZ、SHTZ和MTZ被有效改善的面积共为141.09km²。
图1
研究和分析步骤
图2
(a) 2013、(b) 2018和(c) 2023年成都市热环境空间分布；(a1、b1和c1) 为中心建成区。（颜色由红到蓝分别表示高温区、次高温区、中温区、次中温区和低温区）。
图3
(a) 2013、(b) 2018和(c) 2023年成都市热源和廊道等级变化。
图4
(a) 2013、(b) 2018和(c) 2023年成都市冷源和廊道等级变化。
期刊信息
期刊：Sustainable Cities and Society
影响因子（2023）：10.4
中科院分区：SCI一区
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.scs.2024.105833
排版 ｜ 贾可涵
执行编辑 ｜ 孔令钦
责任编辑 ｜ 蒋雨兰
