東南大學團隊成果可緩解城市熱島效應

近日，國際知名學術刊物《自然-城市》（Nature Cities）在線刊登了東南大學建筑學院教授曹世杰研究團隊的最新成果——通過鄰近的農村土地覆蓋緩解城市熱島。

在此項研究中，曹世杰團隊與加拿大及英國高下科研團隊合作，對中國30個城市近20年間的地理及環境大數據進行解析，發現城市周邊特定范圍的農村土地可有效降低城市溫度，首次全面量化了城市周邊農村土地覆蓋對城市熱島的緩解作用。

隨著城市化的快速發展，人們享受著城市的便利與繁榮，卻也不得不面對一個日益嚴峻的問題——城市熱島效應（UHI）。城市高樓林立、道路縱橫，構成了一個巨大“熱源”，導致使得城市比周邊鄉村更加酷熱難耐。盡管城市內部對綠色、藍色或灰色基礎設施的UHI緩解策略已進行廣泛研究和討論，但由于城市土地資源的珍貴和有限性，這些干預措施在大規模實施上面臨巨大挑戰。

本文另辟蹊徑，從城鄉熱島環流過程的角度出發，系統性探究了利用鄰近農村土地覆蓋作為潛在冷卻源的降溫潛力，為全球城市熱島效應的緩解策略提供了全新視角和創新解決思路。

為解析農村土地對城市熱島的緩解作用，研究團隊收集了中國2000年-2020年之間30個城市的環境及農村土地覆蓋數據，基于城市發展強度等指標劃分了城市與農村地區的層級結構。進一步利用多種機器學習回歸模型提取并量化農村土地對城市熱島的作用范圍，通過可解釋性機器學習模型識別出農村土地的關鍵作用因子，并揭示其對城市熱島的作用規律。

研究結果顯示，當農村土地覆蓋從城市邊界向外延伸的距離約為城市當量半徑時，其對城市熱島的緩解作用最為明顯，對城市中心熱島變化的解釋程度可達到30%。景觀斑塊的數量及相鄰關系是兩個關鍵景觀參數，通過單個參數優化即可大幅降低城市溫度達0.5°C。研究建議在農村土地規劃過程中，應盡可能避免破碎化，提高斑塊形狀的復雜程度和分布均勻性。本文提供了一種全新的城市降溫思路——通過優化城鄉結合部的土地使用，可以在不占用城市有限土地資源的前提下，有效緩解城市熱島效應，有助于推動城鄉融合與區域協調發展，實現城市與自然的和諧共生。

東南大學為論文第一單位，東南大學博士生楊淼為論文第一作者，曹世杰為論文通訊作者。該研究得到了國家杰出青年科學基金項目資助。

相關論文鏈接：https://doi.org/10.5281/zenodo.10424322