通过耦合景观格局度量与电路理论设计多源蓝绿降温网络

为什么更凉爽的城市很重要

随着越来越多的人涌入城市，夏季变得更热，建成区的升温速度远快于周边乡村。这种“烘烤城市”效应会增加空调使用、能源开支和健康风险，尤其是在本就潮湿闷热的地区。本研究聚焦于中国南方快速发展的南昌，提出了一个务实的问题：与其把公园和湖泊当作孤立的绿洲，不如把它们设计成一个连通的降温网络，把清凉空气输送到整个城市，可以吗？

从零散的热点到全城性的热问题

研究人员利用近二十年的卫星数据，追踪了2003年至2022年间南昌地表温度的变化。在这一时期早期，城市中较凉的区域覆盖较广，热量主要集中在少数繁忙片区。随着城市快速扩张，铺装面和高密度开发向外延伸。到2022年，低温区面积缩小了超过一半，而高温区面积则翻倍以上，在中心城区形成了广泛、连续的“热毯”。与此同时，大河流、湖泊和林地丘陵始终比周围低几度，成为在整体升温景观中顽固的“冷锚”。

潮湿城市中热力的驱动因素

团队进一步探究了为何城市部分地区比其他地区更热。他们将温度图与地表覆被、植被、建筑高度与密度、道路、人口与地形等信息进行对比。两个因素最为突出：区域的绿量以及地表覆盖类型。以混凝土和沥青为主的地方持续更热，而树木、公园和水体丰富的区域更凉爽。当同时考虑植被与土地利用时，它们能够解释超过60%的地表温度格局。建筑高度与拥挤程度也有影响，但主要是通过放大或弱化植被和硬质地表的效应。在地势平坦的南昌，丘陵仅发挥了次要的降温作用，这强调了我们如何建设及其所在位置，比轻微的海拔变化更为重要。

将绿地视为一个连通的系统

研究人员没有把每个公园或湖泊当作孤立资产，而是重新构想南昌的绿地和水系为单一网络的一部分。他们首先识别出关键的“降温斑块”，如林地丘陵、主要湖泊、河岸带以及一些在局部具有显著降温效应的战略性公园。接着评估这些斑块的连通性以及每一个对维持更广泛城市凉爽程度的贡献。像梅岭和赣江这样的大片连续森林和水体，成为主要的降温枢纽。湖泊和大型公园作为重要的辅助节点，而小而孤立的绿地碎片通常只能为周边提供有限的降温，除非它们能在较大的冷斑之间起到桥接作用。

在城市中设计看不见的气流通道

为了把这些零散的凉点变成一个有效系统，团队借鉴了电气工程中的一个概念。他们把城市视为一个对凉爽空气流动要么产生阻力要么提供通道的表面，就像不同材料对电流的导阻不同一样。铺装密集的区域被赋予高“阻力”，而湖泊、河流与绿带则提供低阻力。通过从主要降温斑块在这个景观中运行虚拟“电流”，模型揭示了凉爽空气最自然流动的路径。这些路径形成潜在的通风走廊：如果保持通畅并维持绿化，它们可以将更凉、更清洁的空气输送到过热的社区深处。所得规划包括56条主要走廊和60条次要走廊，并建议设置若干小型“跳石”式绿地以弥合关键空隙。

对未来城市的启示

研究表明，将公园、河流和湖泊连接成连贯的蓝绿网络，能够在密集城市区域白天降低约1–3°C的温度——足以在高温期间缓解热应激和降低能源需求。对于南昌及类似的平坦潮湿城市，结论很清楚：城市绿量的多少固然重要，但布局更为关键。连接大型冷斑并沿自然或规划的风向延展的长而连续的树带和水系，比零散的小公园更有效。通过将绿地和蓝地作为功能性的降温基础设施来规划，城市可以建立低成本、基于自然的“空调系统”，同时带来更清洁的空气、防洪和更宜居、宜行、宜游的环境。

引用: Xu, Y., Jiang, M., Li, Q. et al. Designing multisource blue–green cooling networks by coupling landscape pattern metrics and circuit theory. Sci Rep 16, 8065 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39813-9

关键词: 城市热岛, 绿色基础设施, 降温走廊, 蓝绿网络, 气候韧性城市