LA首发 | 李丹宁刘东云王鑫 | 缓解城市热岛效应的硬质景观设计方法研究综述-建筑档案

全文刊登于《风景园林》2022年第8期 P71-78

李丹宁，刘东云，王鑫.缓解城市热岛效应的硬质景观设计方法研究综述[J].风景园林，2022，29（8）：71-78.

缓解城市热岛效应的硬质景观设计方法研究综述

李丹宁

女 / 北京林业大学园林学院在读硕士研究生 / 研究方向为风景园林规划与设计

刘东云

男 / 博士 / 北京林业大学园林学院副教授 / LAURSTUDIO 主持设计师 / 研究方向为风景园林规划与设计

王鑫

男 / 博士 / 北京林业大学园林学院讲师 / 研究方向为数字景观

摘要：在城市环境中，硬质景观具有表面温度高、显热通量大的特点，对城市的小气候条件、整体的绿地品质、居民的游憩质量和热舒适度有着一定的负面影响，在一定程度上加剧了城市热岛（UHI）效应。因此，对城市硬质景观的设计优化十分重要。通过文献梳理对近年来国内外相关研究进行了系统回顾，总结了减轻UHI效应不利影响的四大硬质景观设计方法，包括空间几何形态设计、使用凉爽材料、搭配软质景观、外部机械降温。并针对以上方法的降温机制、环境适用条件、现状研究缺陷和未来发展方向进行了探讨，旨在厘清硬质景观的热效应研究进展，为城市微气候环境的改善和可持续城市景观的设计提供参考。

关键词：城市热岛（UHI）效应；硬质景观；凉爽材料；遮阴降温；蒸发冷却

随着快速城市化，城市内的绿地、水体等自然下垫面逐渐被建筑、广场、道路等不透水层替代，再加上人类生活与生产活动带来的人为热排放和气体污染，世界各地越来越多的城市受到了城市热岛（urban heat island, UHI）效应的影响。城市热岛主要指城市地区与周围农村地区相比温度较高的现象，其负面影响包括额外冷却能源的消耗、相关降温成本的增加、空气质量的恶化以及居民健康的受损甚至死亡等。在一些地区，城市热岛和高温热浪（heat wave, HW）之间还存在正协同作用，进一步恶化了城市热环境。联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）的第6次评估报告显示，2011—2020年的全球表面温度较工业化前（1850—1900年）升温约1.09［0.95，1.20］℃，未来全球的城市热岛效应强度、热浪发生频率等还会进一步加强，如何缓解热岛效应已成为可持续城市建设的关键议题。

风景园林及相关学科对城市热岛效应的缓解措施展开了广泛的研究。城市景观分成以植物、水体为主的软质景观和以人工材料处理的道路铺装、小品设施等为主的硬质景观。目前对城市热岛效应缓解方法的研究主要集中在软质景观层面，如何通过优化硬质景观减轻其对城市热环境影响的相关研究还较少。因此，笔者对国内外已有学术成果进行了文献梳理和归纳总结，主要从中国知网（CNKI）、ScienceDirect、Google Scholar数据库中检索了2010—2021年的文献，检索关键词或关键词组合包括硬质景观（hard landscape）、城市热岛（urban heat island）、降温策略（mitigation strategy）、地表温度（land surface temperature）等，并筛选出描述硬质景观对热岛效应的作用机制、研究手段和潜在设计策略的相关文献进行研究。笔者系统整理了城市硬质景观的气候适应性设计方法，在“双碳”目标背景下，不仅为城市可持续景观的规划设计提供了具体建议，同时对“碳达峰”的时空布局优化和“碳中和”的实现具有积极意义。

1 硬质景观对城市热岛效应的影响机制

硬质景观对城市小气候有着较强的影响，是导致热岛效应的主要因素之一。在城市中，气流受城市下垫面的动力、热力作用后形成特殊的结构层，在不同层内有各自独特的能量平衡和气候主导因素，整体形成一个连续且相互影响的气候系统，其中从地表至城市平均建筑高度的大气层为城市冠层（urban canopy layer, UCL），发生在该层的热岛效应为城市冠层热岛（UHIUCL）。该层是城市居民日常生活与活动的主要区域，其热环境直接受到城市空间几何形态、建筑及下垫面材质、人为热排放等因素的影响，在一定程度上决定着城市户外热环境舒适性（表1）。

表1 城市热岛分类

在城市冠层及以下层级中，硬质景观与周围环境构成了一个小气候系统，其表面温度对城市热岛的形成至关重要。通常在日间，景观硬地会吸收太阳净辐射和人为热（额外能量），一部分向下传导并储存在内部结构中，其余则通过湍流换热将显热传送给空气，增加了环境温度；另一部分则通过蒸发以潜热换热的方式调节气温。夜间，内部结构留存的热量会从地表释放到周围环境中，直到表面温度与周围环境相同。相较于软质景观，硬质景观的增加会导致能量分配中的潜热比例减少和显热分配增加，进而加剧了城市热岛效应（图1）。

1 典型景观硬地表面的光热平衡

一些学者对硬质地表的热效应进行了研究。在相关研究中，通常用材质表面的单日最高温度（Tsmax）来表示热效应，主要的影响因素包括气候因素和材料的热物理参数两方面，其中气候因素主要指太阳辐射、气温等，热物理参数包含反照率、发射率、热阻等。Qin从传热学角度出发，提出并验证了地表单日最高温度的理论模型（式1）。

式中：Γ为常数（热传导吸收百分比）；I0为太阳最大辐射量；R为反照率①或反射率；ω为角频率；P为路面热阻，P=√kcρ，其中k、c、ρ分别为导热系数、热容、密度；T0为回归常数。

该理论模型集成了影响硬质铺装表面温度变化的核心因素：太阳辐射入射量、反照率（或太阳反射率）和热阻。参照该模型，凉爽的硬质地表可通过增加R、减少Γ、增大P等3种方式实现，分别对应于3种主要的凉爽路面类型：反射路面、透水路面和集蓄热路面。式（1）也体现了通过外部条件来缓解硬质景观热效应的降温机制，如通过植被遮阴或人工构筑物遮阳以减少太阳辐射，即减少I0。

2 硬质景观对城市热环境影响的研究方法

针对硬质景观热效应的相关研究一般从局地尺度和微尺度展开，研究方法主要包括野外观测、实验室实验、数值模拟和遥感监测（表2）。

表2 硬质景观热效应及相关缓解策略的主要研究方法

野外观测和实验室实验是硬质景观热效应研究中已具有丰富实践经验的传统方法，指在研究区或实验室构建的气候室中利用观测仪器对研究指标进行测算，并通过对比分析和数理统计等方法处理数据，量化相关热效应规律。

数值模拟是指以气象实测数据与建成环境数据为基础，应用数值模型对城市热环境及其形成条件进行定量研究的方法。在硬质景观研究中一般使用计算流体动力学（computational fluid dynamics, CFD）软件对研究区的温度场、湿度场、速度场等热环境参数的分布特征进行量化计算，以模拟小区域的气候效应或评估相关城市热岛缓解策略的性能，常用的CFD软件包括ENVI-met、FLUENT、PHOENICS等。虽然CFD软件可用于详细描述和研究小区域复杂几何空间的气候效应，但也存在一定的局限性：一是难以描述地表的热力平衡过程，二是因模拟范围较小难以获得大范围环流的背景信息。为了弥补模拟缺陷，近年来一些学者开始将中尺度气象模式与CFD模式进行耦合，以充分利用中尺度模式的大范围环流信息，进行更准确的小气候预测。

遥感监测指利用传感器探测和记录地物的热红外信息，并通过遥感热红外数据开展地表热环境研究的方法。目前航天遥感是国内外专家学者进行城市热环境变化趋势及动态评价研究的主要技术手段，但其分辨率特征使其更适用于大范围研究；城市小区域的研究则主要通过航空遥感和地面遥感进行，此类遥感监测方式更符合城市热环境的时空异质性特征，有助于开展针对小区域复杂表面的精细化探测研究。在遥感监测法上，从宏观和中尺度到局地和微尺度的研究将小气候信息和材料的热物理性质纳入城市设计范畴，对充分应对和缓解热岛效应至关重要。

在开展城市硬质景观的研究与评价时，各方法均有一定的适用性与局限性，应根据具体的研究目标及内容，选择相应的技术手段。

3 缓解城市热岛效应的主要研究

国内外学者在减轻硬质景观的热效应方面进行了大量的技术和设计研究，主要包括以下4个方面（图2）。

2 缓解热岛效应的城市硬质景观设计方法研究框架

3.1 空间几何形态设计

规划合适的空间几何形态是缓解硬质景观热效应的基础。不同的空间形态会形成不同的空间特征，从而影响环境内部的微气候和相关城市热岛效应缓解方法运用的有效性。

硬质景观空间的几何形态主要用高宽比（H/W）、朝向和天空开阔度（sky view factor, SVF）等描述，其中高宽比和朝向通常用于表征城市街区类环境，前者被定义为街道两侧平均建筑高度（H）与其内部宽度（W）的比值，后者即街区的长轴方向；SVF指一定半径范围内全视野中可视天空的占比，以描述空间的开敞程度；以上特征决定着环境中的辐射热量和气流运动模式等微气候因素。关于朝向，大量研究发现由于东-西向空间通常在夏季受到的太阳辐射时间更长，遮阴环境较差，因而南-北向或东北-西南向的硬质景观空间相对更凉爽；少数研究得到了相反的结果。关于高宽比，许多研究表明高高宽比类空间可提供更多的环境阴影，有助于改善夏季高温时段的热效应，且能降低周围建筑的制冷能耗，但当高宽比增加超过一定限制时部分区域的硬质景观空间热舒适度可能反而降低（过热或过冷），同时可能导致冬季过冷的问题。关于SVF，一些研究观察到夏季低SVF的硬质景观空间在白天的微气候更舒适，但可能会加剧夜间热岛效应；而SVF与高宽比密切相关，相关现象可归因于低SVF或高高宽比类空间在白天遮挡了大量太阳辐射，降低了升温效率，夜间则限制了长波辐射的损失，减慢了冷却速率。高宽比和朝向还通过与风（风源、风速、风向）的作用来改变环境温度，有学者发现风在低高宽比或与盛行风向平行的硬质景观空间内风速较高，降温效率更好；Qaid等认为城市街道中两侧建筑高度不同时可提供更好的通风和散热效果，但目前对非对称高宽比的研究较少；值得注意的是，当风源较冷时考虑风与空间几何形态的关系才具有意义，风温过热时可能反而会加剧城市热岛效应。此外，空间的几何形态在一定程度上影响着城市热岛效应缓解策略的有效性，Rodríguez-Algeciras等研究了增加矩形庭院高宽比（从0.5增至3.0）对环境热效应的影响，发现在古巴夏季13：00时南-北向庭院比东-西向的高温区（平均辐射温度≥45℃）面积减少量多32%，表明一些降温策略在南-北向景观硬地中的运用效果更好；Aboelata等观察到在埃及开罗的城市街道（H/W=1）中运用50%乔木覆盖率（tree coverage ratio, TCR）的方案反而使得白天的气温上升了0.3~0.4℃，因为树木使得风速降低了0.01~0.38 m/s，表明在不合适的空间几何形态中部分降温策略可能失效。

硬质景观的热效应在很大程度上受到周围环境的影响，朝向通常是最大的影响因素，其次是高宽比；还需综合考虑更高尺度的城市空间形态和城市地理位置等影响，前者影响着硬质景观环境的几何形态特征，后者直接决定所处位置的气候背景条件。目前大量的实测或模拟研究已论证了高宽比、朝向和SVF等指标与硬质景观空间热效应的高度相关性，但这些研究多以北半球的城市区域为例，南半球和一些小尺度岛国区域尚待研究，仍须进一步验证和量化相关规律。对硬质景观空间几何形态的研究本质上是为了减少太阳辐射和改善通风条件（增强蒸散和对流传热），对于部分不合适的环境形态还可通过配置植物、增加水体、采用凉爽材料等来降低空间热应力，尤其是充分结合利用环境现状的遮阴和通风条件时效果更好，可增强相关措施的降温潜力。

3.2 使用凉爽材料

运用合适的景观铺面材料已被证明是一种有效的城市热岛效应缓解技术，此类凉爽材料相较于常规材料具有较低的表面温度，可在一定程度上改善城市热环境，包括可反射更多太阳能、增强水分蒸发或经过其他方式改造以保持比传统景观硬地等更凉爽的相关材料。

3.2.1 浅色的传统材料

当前传统材料依旧是城市硬质景观设计中应用最多的材料，主要包括石材、混凝土、砖等，这些铺装表面的热效应明显高于植被、水体等自然地表。部分研究对城市中不同景观硬地材料的表面温度或其上方的微气候进行了实地监测，发现浅色的大理石、花岗岩等材料的表面温度相对较低。还有研究聚焦于材料的颜色、肌理等因素对材料本身热效应的影响，Doulos等针对此问题做了系统的研究，选择沥青、混凝土、大理石、花岗岩等材料进行观测，并针对不同材料设置了不同颜色（白、灰、黑、红、棕、绿）和不同表面纹理（光滑、粗糙、浮雕纹理）的对照组，研究表明光滑、浅色的表面比粗糙、深色的表面更凉爽。

在城市硬质景观设计中，传统材料中的浅色材料和天然材料具有较低的表面温度，且传统材料的成本低于新型材料，建议在气候炎热的城市进行硬质景观设计时优先选择浅色的凉爽材料，有助于对城市热岛效应的被动冷却。

3.2.2 反射路面

反射路面对缓解城市热岛效应具有积极作用，主要通过增加材料表面的太阳反射率或反照率来降低地表温度，具体可通过表面涂覆适当的涂层等实现。与传统路面相比，此类路面吸收和储存的太阳辐射较少，表面温度较低，同时还具有提高路面耐用性和减少夜间照明需求等优点。学者们已研发出高反射白色涂料、红外彩色反射涂料或材料、热变色涂料或材料、热反射涂料处理骨料、混合矿渣骨料等，在高温季节这些涂料或材料的白天平均表面温度可比传统材料低1.26~17.43℃，具有优良的热性能。目前这些材料或涂料还存在一定的缺陷：一是高反射白色涂料易导致眩光效应；二是随着风化、磨损和污垢积累，除沥青外大部分材料表面的反照率会随着老化而降低，降温效果变弱；三是在城市峡谷区域使用反射路面可能会造成多次反射和热辐射滞留，反而引起环境的热舒适水平恶化或空气温度升高，增加建筑能耗。针对缺陷一，红外彩色反射涂料已可同时实现较高的反照率（高近红外反射率）和较暗的表面（低可见光反射率）；针对缺陷二，部分学者开始探究超疏水近红外反射涂料等自清洁技术，以抵抗粉尘沉积等材料老化因素的影响；针对缺陷三，逆反射材料可将入射辐射反射到入射方向，已被证实在城市峡谷中运用时具有良好的城市热岛效应改善潜力。反射路面的有效性已被广泛验证，Santamouris等总结了15个数值模拟或实验研究，发现一般路面反照率每增加10%，环境的平均和最大温度分别下降0.27℃和0.94℃。近年来反射路面在实际项目中也获得了一定的运用，雅典的弗利斯沃斯城市公园在二期翻新工程中使用了4 500 m2的反射路面，路面替换后公园在夏季高温期的峰值空气温度降低了1.9℃，地表温度降低了12.0℃。

反射路面通常可有效降低地表温度和空气温度，但高反照率会影响环境的辐射平衡，进而可能对环境热应力或周围建筑能耗等造成负面影响，可考虑选择相对合适的反射材料类型或与乔木冠层遮阴等其他微气候改善方法进行组合运用。目前对反射路面适用环境的研究较少，Qin、梁槚等提出在城市峡谷H/W≤1.0时才适用反射路面，其适用环境仍有待结合立面反照率等因素进行系统审查。反射路面因老化导致的降温性能减弱也是值得关注的问题，在实际运用中需进行生命周期评估和成本量化。

3.2.3 透水路面

透水路面是一种生态友好型的景观路面，主要通过水分蒸发以抑制地表和近地表空气温度的上升，可有效减轻城市热岛效应，同时还具有缓解城市雨水径流和洪涝风险、改善城市植被生境等功能。渗透路面是常见的透水路面类型，主要包括透水砖、透水混凝土和透水沥青等。在有水条件下，渗透路面可有效改善热环境，但在高温干旱条件下路面的降温能力不一定，Cheng等发现渗透路面的表面温度在长期高温无雨时最多可比传统路面低14.3~17.0℃，Wang等、Li等则发现无水时渗透路面与传统路面的热效应相似或更热。保水路面也具有良好的蒸发降温能力，相关研究表明夏季保水路面的平均表面温度可比传统沥青路面低9.5~20.6℃，同时可显著改善环境的热舒适水平；与渗透路面相比，保水路面内部结构保持水分的能力较强，如Karasawa等研究发现相较于沥青路面，保水路面在降雨8日后仍能抑制路面温度升高1.9~5.8℃，而渗透路面的蒸发冷却时间一般为1~2天。部分学者研究了植草砖等格栅透水路面的降温能力，Lin等实测发现夏季12：00—14：00时植草砖上方的平均空气温度比沥青混凝土低2.6℃，其热效应显著优于传统路面；但也有模拟研究认为植草砖对改善环境微气候的效果有限，且天气或周边铺装材料的高温可能会导致草类植物的死亡，即降温失效。还有研究关注了缝隙透水路面，此类路面仅通过缝隙进行蒸发，蒸发面积过小，在干燥条件下降温效果很弱，类似传统路面甚至更热。

透水路面适合在湿热地区使用，其降温效果在很大程度上取决于面层附近的可利用水分及蒸发速率；基于路面构造和孔隙特征增强材料的吸水、保水能力，提升表面反照率，或是浇水以保持面层湿润是提升透水路面冷却效果的研究方向。此外还需关注透水路面的孔隙堵塞和因空隙度高导致的路面机械强度和耐久性较弱等问题。

3.2.4 集蓄热路面

集蓄热路面是具有良好发展前景的凉爽景观硬地类型。相变材料路面是一种可改善硬质地表热效应的路面类型，掺杂其中的相变材料（phase change material, PCM）在一定温度条件下可通过相变吸收或释放潜热以调节温度；相关实验发现在路面中使用相变材料可限制并延迟温度峰值的出现，使其表面温度降低5.2~9.1℃。高导热路面也可有效改善热环境，此类路面的高导热系数有助于加快向下传热速率，因而可减少白天地表的显热输出，但积累的热量可能会加剧夜间热岛；Wang等研发出了全天降温效果较好的单向传热沥青路面，在室外实验时，白天和夜晚的路面表面温度最多可分别比沥青混凝土路面低3.4℃和1.2℃。近年来，随着可再生能源技术的发展，学者们开始关注太阳能集热器路面（solar collector pavements, SCP），可分为集热路面（流体为液体或气体）、集电路面（光伏路面）和热电路面等：SCP可收集并再利用道路的太阳能热量，改善地表温度，对缓解城市热岛效应和减少碳排放都具有积极作用；如Jiang等研发的道路热电发电系统可将沥青路面吸收的热量转化为电能，在高温季节地表的最大降温幅度可达8.0~9.0℃。

集蓄热路面具有较好的降温效果，甚至可从路面收集热能实现再利用，但其结构复杂，造价和维护成本较高，在景观路面的运用上仍待进一步研究。

3.3 搭配软质景观

在城市硬质景观空间中搭配小尺度的植被或水体可有效改善局部环境的微气候，一直是城市热岛效应缓解设计方法的研究重点。

3.3.1 植被

植被是运用最多的城市热岛效应缓解策略，在大面积景观硬地的内部或边界合理配置植被可形成一定的林荫空间，有助于提升太阳暴晒区的利用率，并稳定周边一定区域内的小气候波动；相关调查也发现人们偏好树木遮阴率大的硬质景观空间。植被主要通过遮阴和蒸腾作用实现环境微气候的改善，白天遮阴降温的贡献率远高于蒸腾降温，夜晚则以蒸腾降温为主。

单体植物的降温效果主要受到树种及其性状特征的影响。不同树种具有不同的冠层特征和生理特征，因而在降温增湿效果上具有一定的差异性，常见研究指标包括叶面积指数（leaf area index, LAI）、叶面积密度（leaf area density, LAD）、树高、冠幅、冠层高度、树干液流、气孔导度等；相关研究表明夏季常绿树的微气候改善水平显著优于落叶树，在具体特征上一般具有高LAI或高LAD和高蒸腾速率的树木更能降低环境温度。由于冠层遮阴是树木实现环境降温的关键原因，大量学者探究了遮阴对热环境的影响，研究发现树荫下的地表温度可比太阳直射处低约3.3~18.8℃，空气温度低约0.6~2.5℃，热舒适水平低约6.9~12.6℃，线性回归结果进一步表明LAI每增加一个单位，沥青的表面温度可降低约6.0℃；虽然遮阴对气温的影响较小，但可显著降低下垫面温度并改善环境的热舒适水平。植物群落的空间结构特征也是影响其微气候改善效果的重要因素。在关于植被垂直结构的研究中，多数研究认为乔-灌-草、乔-草、乔的微气候改善效果优于灌-草、草等，但在一些硬质景观环境中草地等结构的降温效果可能更好，具体还受到昼夜、环境几何形态特征等影响。部分研究关注了绿化覆盖率（green coverage rate, GCR）的降温效率，Ouyang等模拟提出在亚热带城市街区中20%~30%的TCR可实现最佳降温效率，章莉等发现在一类和二类居住区环境中TCR为25%~30%较合适，王舜昌研究认为GCR在30%~60%时庭院空间的热舒适水平较高。当GCR相同时，种植模式也是改善环境热效应的重要因素，包括孤植庭荫树、景观树阵、线性树列、自然式植被等均有较好的遮阴降温效果。相关研究表明在城市空间中与盛行风向平行的绿化带可提供相对更好的环境热舒适水平，在公园林荫空间中乔木植距与冠幅之比略大于1∶1时降温效果最佳。设置一些人工遮阳装置也可减少太阳辐射从而改善热环境，其降温效果可能强或弱于植物遮阴。

植物种类及其冠层结构、种植模式及其空间布局等在很大程度上影响着植被在硬质景观空间中的微气候改善效果；通常布置较高的绿化覆盖率或绿地率，采用合适的种植模式，选择绿量高的植物种类可为硬质景观空间提供更好的遮阴环境和更舒适的小气候条件；此外还需考虑硬质景观空间所处的具体气候区和城市环境，不同地区人体的热舒适范围不同，适合的植物种类不同。

3.3.2 水体

小尺度水体具有低反射率和高热惯性，主要通过蒸发降低周围环境的温度，是提高城市硬质景观空间热舒适性的有效措施；同时水体还具有心理降温效果，水景的存在可使人们感觉硬质景观环境更凉爽且舒适，且动态水景产生的流水声是人们喜爱的声景类型之一。

关于小尺度水体的研究集中在小型水景观设施对硬质景观热效应的改善上。水池是最常见的被动冷却系统，已被证实具有良好的降温性能，Taleghani等研究了水池对热舒适度的影响，ENVI-met模拟结果表明在多伦多的城市广场增加一个水池可将生理等效温度（physiological equivalent temperature, PET）改善3.6℃；水镜面也是兼具视觉和制冷效果的水景观设施，其表面温度远低于硬质下垫面类型。除静态水景观设施外，动态水景观的蒸发冷却效果更佳，Chatzidimitriou等研究了希腊一个公园内的小型跌水景观，当水体稳定流动时其平均表面温度比沥青低20.0℃；张志勤对清华大学小广场上的旱喷周围热环境进行了微气候实测，发现喷泉在下风向区可创造相对更好的小气候条件，在侧风区和上风向区降温效果一般；Huang等实验评估了雾喷降温技术的冷却潜力，观察到夏季高温期在凉亭边使用雾喷可使空气温度降低5.0~7.0℃。Fahed等还研究了水池、喷泉和喷水器的组合降温效果，相关人工水景观设施的组合可进一步增加小尺度水体的城市热岛效应缓解潜力。

在硬质景观空间中布置小尺度水体有助于微气候的改善，其降温性能主要受到环境和水体面积占比的影响，一般所处地区的气温越高，周围环境的通风条件越好，离水景观设施的距离越近，水面尺度越大，降温效果越好；具体可根据场地的盛行风向来布置，同时设计合适的水体面积和深度，以实现冷空气的最佳分布。此外，虽然小尺度水体可在一定程度上缓解城市热岛效应，但由于其无法遮挡直接的太阳辐射，对硬质景观环境热舒适水平的改善通常远小于植被；在极少数情况下小尺度水体甚至可能对热环境产生消极影响，如水面的眩光效应，或是在炎热环境中引起的高湿度可能会抑制人体汗液蒸发散热，从而加剧热不适感。

3.4 外部机械降温

为硬质铺面浇水已被证明是一种可有效降低环境热应力的方法；相较于凉爽路面需要通过表面改造或整体重建实现，路面浇水不需要对材料或结构进行优化，具有简便、经济和环保的优势。浇水也可增强植被的降温能力而改善附近景观硬地的热效应，但目前缺少小尺度的植物灌溉研究。

自20世纪90年代以来，日本地区开始研究并验证了路面浇水的降温潜力，随后，浇水作为减轻城市热岛效应的潜在策略获得了大量研究，研究重点集中在浇水效率上。Hendel等对法国巴黎城市街区中的典型传统材料进行了实地浇水实验，研究表明浇水方法的优化取决于材料的持水性和保持地表湿润所需的最低浇水频率，建议调整浇水速率使之与材料的最大蒸发率对应；Parison等对传统材料、反射材料和透水材料进行了系统的浇水效率优化实验，发现浇水可使得材料的表面温度降低10.0~22.0℃，且浇水对具有较高辐射吸收率的材料更有效。此外，外部环境条件中的太阳辐射和风、浇水时间、用水水质等也是影响浇水效率的重要因素。对比市政道路的洒水车降温，在交通承载力较小的景观硬地上，结合中水处理或雨水收集系统进行浇水制冷是未来的发展方向，Yamagata等于日本东京汐留地区验证了使用回收废水进行路面浇水降温的可行性；在日本东京港区和三鹰市的2个城市公共广场，Furumai等发现结合雨水收集系统为保水路面进行供水可实现13.0~19.0℃的降温效果。还有研究评估了植物灌溉和硬质铺面浇水的综合降温效益，两者组合可更好地缓解高度城市化区域的热岛现象。

针对以传统材料为主的城市景观硬地现状，浇水降温是减少环境热应力的有效方法，可为人们提供舒适、凉爽的室外活动空间；但极少数情况下浇水引起的湿度过高会对行人的热舒适度产生负面影响。对于反射材料而言，浇水可能会导致表面涂料受损和老化；对透水材料（尤其是保水材料）路面浇水具有更高的降温潜力，此类材料与中水或雨水处理系统结合是值得深入研究的降温方向。

4 讨论与展望

本研究系统回顾并总结了缓解城市硬质景观热效应的相关研究和最新进展，并讨论了每种策略对改善微气候和缓解城市热岛效应的重要性。综合已有研究发现，还存在以下问题：1）硬质景观热效应缓解的研究范围不全，基本集中在景观硬地上，其他元素被忽略；2）对硬质景观设计优化方法的运用效果主要用气象指标、热舒适指标等进行评估，忽略了对各指标关系的进一步量化分析；3）少有研究横向对比缓解策略在不同气候区和城市环境中的运用效果，也缺少缓解策略在不同尺度城市环境中的运用效果对比。

考虑到目前的问题和发展趋势，未来的研究工作应聚焦于：1）扩展硬质景观热效应缓解的研究范围，补充对其他硬质景观元素的研究；2）增加对使用环境的关注和对比研究，城市热岛效应改善策略的选择需基于当地气候条件、周围城市环境、景观硬地类型、空间几何形态、目标使用人群等综合考虑，更具针对性地采用合适的方法或方法组合以提高降温效率；3）建立和开发完善的城市热岛效应改善方法评价体系，将运用效果以能源使用或货币价值量化，有助于最优微气候方案的选择和经济评估；4）相关方法的研究不应再仅局限于城市热岛效应的缓解，还可进一步关注热能等可再生能源的回收利用。

致谢：

感谢王鹤松、王丽雯、樊柏青、王丽娜对本文提出的宝贵意见。

图片来源：

图1改绘自参考文献[6]，图2由作者绘制；表1引自参考文献[4-5]，表2改绘自参考文献[8]。

注释：

① 反照率（albedo）是指地表在太阳辐射的影响下,反射辐射通量与入射辐射通量的比值，可用日射强度计等仪器获得。具有高反照率的材料会吸收更少的太阳辐射，从而保持较冷的表面，降低长波辐射强度。详见参考文献[6]。

为了微信阅读体验，文中参考文献标注进行了删减，详见杂志。

参考文献

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https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_SPM.pdf.doi:10.1017/9781009157896.001.

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