近日，学院曹建军副教授课题组在国际知名期刊Sustainable Cities and Society上以“Impacts of coordinated development policies on urban heat islands in the Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration, China”发表成果。本文第一作者为硕士生方闻，通讯作者为曹建军副教授，通讯单位为西北师范大学地理与环境科学学院。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scs.2024.105614
背景：随着城市地区的扩张和自然植被被不透水表面的取代，地表和大气之间的能量交换发生了变化，导致城市地区的温度高于周围的郊区或农村地区。这种现象通常被称为城市热岛。城市热岛对水资源、空气质量、当地气候和人类健康构成了重大挑战。它加剧了夏季热浪的发生，导致不适和心血管压力增加并导致与热有关的疾病，如中暑、热衰竭，甚至死亡。随着全球变暖的持续，城市热岛及其生态和环境影响预计将变得更加严重。
图1 技术路线示意图
图2显示了2000—2021年京津冀城市群夏季城市热岛空间变化的空间自相关分析。城市热岛分布表现出显著的两极分化。在研究期间，强热岛的集中主要集中在京津的中南部，包括北京和天津两个最大的热岛。随后，集中区域逐渐向南移动，到2020年转移至东南部地区。在2005年之前，连续的强热岛块主要存在于北京和天津。最初，保定、沧州和石家庄的较强热岛呈斑块状出现，然后保持水平方向延展，最终在2015年与邢台的较强热岛相连。到2020年，整个东南部已经形成了一大片连续的强热岛区域。这些持续的强热岛起源于中部地区的弱热岛和强热岛，以及小块的强热岛和强热岛链。
图2 夏季城市热岛的空间变化（2000年、2005年、2010年、2015年、2020年）
通过分析在贡献率方面，PC1受能源消耗、不透水面率和人口等因素的影响，其中不透水面率的负荷最高。PC2主要由道路密度、蒸散发和相对湿度驱动。PC3受夜间灯光和温度的影响。城市热岛受多种因素相互作用的影响更大。这种相互作用主要由不透水面率（14.9%）、人口密度（13.8%）、能源消耗（12.4%）和相对湿度（12.3%）等因素驱动。另一方面，通风系数和植被覆盖度的负贡献率分别为-4.5%和-7.9%。城市热岛更容易受到人为因素的影响，而作为人类活动导向的政策也对城市热岛的影响更大。
图3 基于主成分分析和多元线性回归检测相互作用的分析。（a） URI 的第 1、2和 3 个主成分（分别为PC1、PC2 和PC3）的三维图；（b）影响因素对PC的荷载；（c）影响因素对PC的贡献率；（d）多元回归结果；（e）多个因素的交互贡献率，红色条表示负贡献。
研究将该策略抽象为POI核密度。结果表明，政策对京津冀地区的热岛有显著影响（图4）。研究发现，住宅（0.432）、公共设施（0.421）和企业（0.391）是UHI的主要来源，约占热影响的40%或更多。在相互作用中测试了五种类型的相互作用（双重增强、非线性增强、独立、单弱和非线性弱化），所有结果都显示出双重增强。这表明，协同政策对城市群来说是整体和一致的。影响最大的六大因素是住宅和公共设施（0.467）、住宅和交通（0.461）、住宅和教育（0.458）、公共和交通（0.458）、公共和企业（0.456）以及公共设施和旅游（0.453）。公园和公共与交通分别低于其单一影响，分别为0.050和0.025，这意味着两者之间的相互作用具有缓解作用。
政策作为城市化的主导存在，被证明对城市热岛有显著影响。北京作为中国首都的建立导致了北京和天津两个发达城市的人口持续增长，而“京津冀共同发展规划”则导致了整个京津冀的城市化，包括公用设施、交通设施、教育资源、企业和旅游业。城市群的扩散效应显著强于集中效应。城市群是一个由政策连接整体，如果不是政策导致资源倾斜，河北省不可能在十年内取得这样的发展。通过比较河北省和北京郊区，可以得出同样的结论。这种整体规划和调整是平衡城市差距和城市可持续发展的有效解决方案。协同发展政策使城市群能够发挥扩散效应，但只能缓和不可逆转的热岛。对于通过走廊规划进行的城市更新，通过海绵城市政策改变地下材料，并在建成区内增加公园等绿地面积，是缓解热岛现象的可能和有效措施。
论文信息：
Fang W, Cao J, Biswas A, Feng Q, Wang Y. Impacts of coordinated development policies on urban heat islands in the Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration, China[J]. Sustainable Cities and Society, 2024: 105614.