热力变化与城市紧凑度：利用遥感构建城市热岛指数

为何城市热量关系到日常生活

在炎热的夏日，许多城市居民会感觉人行道、墙面和广场在日落后仍持续散发热量。本研究考察了这种现象在一个中等规模的欧洲城市中为何发生，以及对居住在那里的人的意义。通过追踪波兰比亚韦斯托克近三十年来的城市扩展与变化，作者展示了更密集的建成模式和更多铺装表面如何将城市大片区域转变为持续性的热点，以及哪类绿地可以帮助降温。

从太空追踪城市的热度

为了解比亚韦斯托克的热量如何积累，研究者使用了1994年和2022年的卫星影像。这些影像测量的是地表温度，描述的是地面和屋顶变得多热，而不是阴凉处的空气温度。研究团队还检查了城市不同用途的详细地图，如住宅、工厂、道路、农田、森林和公园，以及有多少地面被沥青和混凝土等硬化材料覆盖。将这些数据集结合起来，使他们能够描绘出地表明显高于城市平均水平的区域，这一模式被称为地表城市热岛。

热岛随时间的扩展情况

分析显示，尽管记录中最炎热的单日发生在1994年，但2022年的热分布更令人担忧。1994年，最热的区域是零散的斑块，最热的核心并未覆盖许多历史市中心。到2022年，这些高温斑块的总面积扩大，单个斑块合并为一个广泛的高温核心，该核心现已覆盖市中心。总体而言，受过量地表热影响的城市面积比例上升到约三分之一，一个长期过热的大区现在与长期存在的居民区、服务区和工业区重叠。

混凝土、树木与微小改变的力量

地表覆盖类型被证实是这些变化的核心因素。2006年至2018年间，比亚韦斯托克的大量农田被改作新住宅、道路和商业区，增加了人造表面的比例。卫星的植被绿度测量证实，植被良好的地方往往更凉，而裸地或铺装区域则更热。公园由于面积大且树木繁茂，比小型花园广场低了好几度，这表明规模、树冠覆盖率以及绿地之间的连通性对降温都有影响。研究还发现，当某一区域的不可渗透表面比例上升10%时，地表温度可能上升超过0.6摄氏度，尤其是在原本相对绿地开阔的情况下。

当密度遇上热暴露

城市的紧凑形态使人、工作和服务更靠近，但也集中了热量。研究者发现土地利用类型与某一区域落入热岛范围的可能性之间存在密切关联。密集的住宅街区、大型购物中心、工业屋顶和严重铺装的交通走廊常常是最热的热点。相比之下，靠近公园、森林或耕地的低或中等密度独栋住宅区往往保持较凉。通过使用人口数据，团队估算大约75.5%的比亚韦斯托克居民在2022年某个炎热晴天经历了热岛条件，并且这种暴露在各区之间分布不均。

对更凉爽、更健康城市的启示

对普通读者而言，核心信息是城市如何建设和硬化土地直接影响地表变得多热以及有多少人暴露于这种热中。作者表明，随着比亚韦斯托克变得更紧凑并用封闭表面取代农田和开阔地，除非采取降温措施，否则高温区域可能会扩散并相互连通。他们主张城市规划者应管理土地被硬化的程度、保护并扩大大型且连通良好的绿地，并在硬化表面开始占据原本绿色区域的初期给予特别关注，因为那时温度上升最快。这些来自单一城市的见解为其他寻求在紧凑发展与防护极端高温之间取得平衡的成长型城市提供了实际指南。

引用: Antochów, A., Banaszuk, P. & Kamocki, A. Thermal variations and urban compactness: developing UHI indices using remote sensing. Sci Rep 16, 16525 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44995-3

关键词: 城市热岛, 地表温度, 城市增密, 不可渗透表面, 城市绿地