未来土地模拟情景下热岛效应评估方法的探索：以北京市为例

城市热岛为何与日常生活息息相关

在炎热的夏日，大城市常常像巨大的烤箱，夜间仍比周边乡村温暖得多。这种“城市热岛”效应会增加制冷费用、加剧空气污染，甚至在热浪期间危及健康。本文背后的研究提出了一个务实的问题：城市规划者如何设计未来的土地利用，使2030年的北京保持更凉爽，而不是变得更热？

城市地表如何塑造局部温度

研究者从一个直接的想法出发：地面上的不同表面以不同方式升温。铺装区域、裸土和密集建筑群往往储热，而森林、草地和水体则保持较低温度并帮助降低周围环境的温度。研究团队利用2020年北京的卫星数据，比对了地表温度与六种基本的土地类型，例如农田、森林、水体和硬质建设表面。他们发现，道路、屋顶和裸地等灰色区域对温度升高的贡献最大，而水体与森林等蓝色和绿色区域几乎不产生热量，反而作为天然制冷源发挥作用。

寻找城市的自然降温枢纽

该研究并不仅仅绘制冷热斑点，而是聚焦于降温力量集中的位置。作者识别出了“冷岛核心源”——由森林、水体和其他凉爽斑块组成的集群，它们像一张天然空调网络协同工作。2020年这些核心区约占北京市的五分之一，主要分布在周边山地和大型水库沿线。研究团队还评估了这些冷源影响向城市扩散的难易程度，综合考虑人口、海拔、降雨和交通网络等因素。他们将这些要素合成为一张“阻力表面”，显示景观何处有利或阻碍冷空气的传播。

设想北京发展的四种未来

为观察不同规划选择如何重塑城市气候，研究者模拟了四种可能的2030年北京土地利用图。 “常态发展”选项假设当前趋势延续。“冷岛发展”路径则在城市内外加强森林和水体，保护并扩展主要降温核心。“扩张”方案则允许硬化和建设用地更快速增长。 “综合”方案尝试根据官方规划目标在耕作、建设和绿地保护之间取得平衡。对于每一种未来图，他们都估算了地表温度并绘制了热岛强度图。

哪种路径使城市最凉爽

在所有情景中，最热的区域仍集中在东南部的稠密城区，而最凉的区域聚集在北部森林和大型水体附近。然而，总体热负荷随不同发展模式而变化。扩张情景产生最强的热岛效应，因为新的硬质表面削弱了城市冷核的结构和影响范围。常态和综合路径仍使北京比2020年更暖。只有冷岛发展情景，即保护并连通绿地与水体的方案，使整体热岛指标较现状下降，尽管一些极小的裸露斑块仍可能变得极为炽热。

对更凉爽更安全城市的启示

对生活在城市中的人来说，结论很明确：我们在哪里以及如何建设会影响未来夏季的热环境。研究表明，将公园、森林、河流和水库视为连通的降温网络可以有效削弱城市热岛，而不受控制的铺装和城市蔓延只会使情况更糟。对于北京来说，优先扩展并连通这些自然冷源的情景能带来最舒适的未来气候，同样的逻辑也可为其他城市在制定保护居民免受极端高温的土地利用规划时提供参考。

引用: Yang, Z., Tian, L. & Zhao, L. Exploration of heat island effect assessment methods for future land simulation scenarios: a case study of Beijing. Humanit Soc Sci Commun 13, 714 (2026). https://doi.org/10.1057/s41599-026-07024-2

关键词: 城市热岛, 北京土地利用, 城市降温, 绿地规划, 未来气候情景