快速城市化進(jìn)程中城市高密度地區(qū)面臨發(fā)展空間不足、生態(tài)空間匱乏、城市熱島效應(yīng)顯著等問(wèn)題,嚴(yán)重影響了城市的可持續(xù)發(fā)展。大量研究證實(shí),屋頂綠化是解決城市高密度地區(qū)用地緊缺與生態(tài)建設(shè)矛盾、緩解城市熱島效應(yīng)的有效措施。然而,目前針對(duì)城市高密度地區(qū)屋頂綠化降溫效應(yīng)的多情景量化模擬研究較少,且缺乏城市尺度上基于規(guī)劃情景的城市高密度建成區(qū)內(nèi)屋頂綠化降溫效率空間化模擬方法。中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所可持續(xù)城鎮(zhèn)化與智慧城市研究組(吝濤團(tuán)隊(duì))通過(guò)文獻(xiàn)綜述和前期實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)綠化屋頂降溫效率存在邊際效用遞減規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合遙感地表溫度反演和數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型,提出了一種簡(jiǎn)化且易操作的綠化屋頂降溫效應(yīng)空間量化模型,可用于模擬不同規(guī)劃情景下城市高密度建成區(qū)綠化屋頂?shù)慕禍匦Ч?。進(jìn)一步,為了說(shuō)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(guī)劃情景下綠化屋頂?shù)慕禍貜?qiáng)度和影響范圍,并為廈門熱島效應(yīng)緩解和綠化屋頂規(guī)劃建設(shè)提供了建議和對(duì)策。
主要發(fā)現(xiàn)如下:
(1) 文獻(xiàn)綜述和實(shí)證研究表明,綠頂降溫效率與綠頂面積以及距綠頂?shù)木嚯x密切相關(guān)。具體來(lái)說(shuō),綠頂降溫效率隨著屋頂綠化面積的增加而增加,當(dāng)屋頂綠化面積達(dá)到某個(gè)閾值時(shí),綠頂降溫效率達(dá)到最大或趨于平緩 (圖1a);綠頂對(duì)周圍環(huán)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(guī)律概念圖
(2) 綠化屋頂降溫效應(yīng)模擬結(jié)果表明,在大型綠色空間和水體缺乏的高密度城市化區(qū),綠頂在調(diào)節(jié)熱環(huán)境方面起著重要的作用。當(dāng)綠頂?shù)膶?shí)施比例達(dá)到一定規(guī)模時(shí),高密度城市化區(qū)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)局部冷島現(xiàn)象,其效果等同于小型綠色空間和水體所帶來(lái)的降溫效果。當(dāng)綠頂覆蓋范圍擴(kuò)大到整個(gè)廈門島時(shí),廈門島內(nèi)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(guī)劃情景下廈門島地表溫度模擬結(jié)果以及熱力景觀空間分布差異對(duì)比
(3) 廈門島三種綠頂降溫效應(yīng)情景模擬對(duì)比結(jié)果表明,提高單個(gè)綠化屋頂?shù)淖畲蠼禍匦驶蛟黾泳G化屋頂實(shí)施規(guī)模均能有效改善局部熱環(huán)境,但所有情景下廈門島北部的熱環(huán)境并不能得到顯著改善。因此,建議廈門島北部應(yīng)采取其他的城市熱島效應(yīng)緩解策略,如改變建筑表面材料或安裝高反照率的冷屋頂?shù)取?/p>
該研究為城市規(guī)劃者和政府部門在城市高密度地區(qū)開(kāi)展基于屋頂綠化建設(shè)的城市熱島效應(yīng)緩解策略的可行性決策提供了重要依據(jù)。相關(guān)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(fā)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(xué)左進(jìn)副教授為共同通訊作者。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院國(guó)際對(duì)外合作重點(diǎn)項(xiàng)目(GJHZ202118)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC0502903)以及國(guó)家自然科學(xué)基金(41771573, 41771570)的資助。
論文鏈接?https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0959652621024926
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