多缓冲区揭示广州地表温度空间格局与土地利用指标的关系

为何城市热力格局至关重要

在炎热的夏日，城市的某些区域像煎锅一样，而另一些地方却出奇地凉爽。本研究考察了中国南方大城市广州为何出现这种差异。研究人员通过追踪不同地表覆盖（建筑、裸土、农田、森林和水体）如何升温与降温，揭示了城市扩张如何重塑局地气候。研究结果可为城市规划者提供依据，设计更绿、更凉、更舒适、更健康的社区。

从太空为城市“测温”

研究团队利用 Landsat 卫星在 2013 到 2022 年间的四个年份对广州地表进行了“测温”。这些影像显示了从拥挤的市中心到遥远郊区与乡村的地表冷热分布。为便于解析这些格局，研究人员以市中心为圆心绘制了 120 个同心环，每环宽 1 公里。对每个环，他们计算了平均地表温度以及若干基于影像的简单地表覆盖指标：植被覆盖度（“绿度”）、建成区程度（建筑和铺装面积）以及地表水体存在量（河流、湖泊、水塘）。由此他们能够观察温度随距市中心距离和不同土地利用类型的变化。

热核与凉边

结果显示出明显的“城市热岛”格局。总体上，地表温度在市中心附近最高，并向市郊稳步下降。在广州，最热的区域组成一个 V 形带，主要分布在西部和南部城市地区，那里的高密度建筑、道路和其他硬质地表占主导。较凉的区域多见于东北部，那里森林、农田和水体较为常见。在研究年份中，中等温度区域占城市面积的最大份额，但高温区比例在 2013 到 2019 年间有所增长，至 2022 年则趋于平稳或略有收缩。

不同地表如何塑造热力

并非所有地表覆盖的升温方式相同。将城市按大类分组——裸地、不可渗透表面（如混凝土与沥青）、草地、农田、水体和森林——后，他们发现了明显的温度排序：裸地最热，其次是不可渗透表面，然后是草地和农田，水体与森林最凉。基于影像的简单指标也支持这一结论：植被茂密的地方地表温度倾向于更低，而建筑与硬质地表集中的区域温度倾向于更高。水体也显示出显著的降温效应，因为水体比混凝土或裸土升温和降温更缓慢，且可向下和侧面传导热量，而不易在地表聚集。

距离、城市扩展与热力变化

通过将基于环的距离方法与地表覆盖指标结合，研究显示土地类型的位置以及其随时间的变化对城市热力都有影响。随着距市中心距离增加，植被逐渐增多，而建成区减少，这有助于解释外环较为凉爽的原因。研究期内，城郊地表温差的平均值增加，反映出持续的城市扩张。同时，2019 年后极高温区份额的轻微下降暗示，绿地、水体或其他规划措施可能已在广州部分地区缓解了最严重的热效应。

构建更凉爽的未来城市

对普通居民而言，结论很直接：混凝土和裸地越多的地方感觉越热；有树木、公园、农地和水体的地方感觉越凉。作者建议，广州可通过优先推广绿色屋顶、构建通风廊道以让微风穿过密集区、以及在距市中心约 40 公里范围内新建或恢复湿地与公园等措施来遏制过度热岛效应。研究同时指出，更好的土地利用图和更精确的温度测量将能使未来分析更为精细，但总体结论清晰：有关土地利用的审慎选择可以显著缓和城市热力，随着城市化推进提高舒适度和韧性。

引用: Liu, Z., He, K., Ke, Z. et al. Multi-buffer zones reveal the relationship between spatial pattern of land surface temperature and land use indices in Guangzhou, China. Sci Rep 16, 14247 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44159-3

关键词: 城市热岛, 卫星遥感, 土地利用变化, 广州气候, 绿色基础设施