韓貴鋒 陳明春 曾 衛(wèi) 蔡 智 HAN Guifeng, CHEN Mingchun, ZENG Wei, CAI Zhi

0 引 言

隨著人類建設活動的不斷進行，氣候變暖與城市化成為當下最重要的全球現(xiàn)象[1]。政府間氣候變化專業(yè)委員會（IPCC）第四次評估報告指出，自1861年以來，地球平均溫度上升了0.74 ℃左右[2]；第五次評估報告預測，至21世紀末，全球溫度將上升1.5～2 ℃[3]。隨著全球溫度不斷升高，極端高溫屢創(chuàng)新高，高溫日數(shù)明顯增加，城市高溫災害愈加劇烈。人類活動顯著改變了城市下墊面類型，導致地表儲存更多的熱量，加之人為熱排放增加，城市熱島效應更加顯著，增加了城市高溫災害形成的可能性。城市高溫災害是指城市中氣溫過高，持續(xù)時間長，對生活在城市中的人和生物生理機制產(chǎn)生影響的一種氣象災害。目前還沒有統(tǒng)一而明確的標準[4]，多以日最高氣溫和持續(xù)時間來確定。我國的城市高溫災害是指日最高氣溫超過35 ℃，并持續(xù)超過3天的高溫天氣。

圖1 2000—2016年城市高溫災害與城市規(guī)劃相關文獻柱狀圖Fig.1 researches on urban high temperature disasters and urban planning from 2000 to 2016

圖2 2000—2016年城市規(guī)劃應對高溫災害歷年文獻變化圖Fig.2 literature trends of urban planning respone to urban heat disaster from 2000 to 2016

城市高溫災害對人體健康造成了嚴重的影響[5]，導致中暑、熱疾病發(fā)病率與超額死亡率增加[6]，也影響城市的熱環(huán)境氣候、空氣質(zhì)量以及水文條件等，導致城市生物的生存條件和生活方式發(fā)生變化[7]。2003年，歐洲及美國城市發(fā)生了高溫災害[8]，損失幾十億美元，導致2萬多人死亡。在高溫災害的席卷下，有著更好的預警及避暑手段的西方國家損失慘重，對發(fā)展中國家而言，損失無法估量[9]。

進入21世紀，在全球氣候變化與城市熱島的雙重作用下，城市高溫災害成為一種常態(tài)[10]。應對氣候變化的策略主要是減緩性策略和適應性策略，減緩性策略主要通過減少溫室氣體的排放來應對氣候變化；適應性策略主要靠增加城市彈性等措施來應對氣候變化。城市規(guī)劃是對城市未來的部署，具有前瞻性，在城市規(guī)劃階段考慮城市熱島問題，在源頭預防城市熱島問題，節(jié)省人力、物力及財力。目前，城市規(guī)劃在區(qū)域資源、綠化植被、下墊面以及城市結構等層面已有研究，然而這些措施對城市高溫災害的改善效果有限[11]；而在城市規(guī)模、土地利用、空間形態(tài)以及開發(fā)強度等層面研究較少[12]，迫切需要系統(tǒng)梳理國內(nèi)外規(guī)劃應對城市高溫災害的理論和實踐，為我國新型城鎮(zhèn)化建設提供借鑒和啟示。本文采用Meta-analysis分析方法以及CiteSpace工具，對城市高溫災害的規(guī)劃響應相關文獻進行系統(tǒng)整理，嘗試梳理21世紀以來城市高溫災害及其城市規(guī)劃響應的研究脈絡，揭示城市規(guī)劃應對高溫災害的問題，總結主要響應途徑和措施，指出未來城市規(guī)劃應對高溫災害的研究方向。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

利用Web of Science和知網(wǎng)（CNKI）分別檢索英文和中文文獻，檢索時間范圍是2000—2016年。英文檢索的關鍵詞是City heat wave and urban planning，City high temperature disaster and urban planning等城市高溫災害與規(guī)劃應對的相關詞匯；中文文獻檢索關鍵詞是“城市高溫熱浪和規(guī)劃”、“城市高溫災害和規(guī)劃”等相關關鍵詞；共檢索17 966篇文獻（圖1），進一步從城市研究、環(huán)境、氣候、地理等學科中篩選出與本文關聯(lián)性較高的文獻359篇。其中，研究氣候變化與城市熱島與城市規(guī)劃的關系的文獻較多，針對高溫災害的規(guī)劃應對的研究相對較少。

1.2 研究方法

使用Meta-analysis分析思路，整合與統(tǒng)計文獻，對研究數(shù)據(jù)、模型、方法、內(nèi)容和結論進行時間上的整合和歸納。首先，將獲取的文獻按照時間序列歸納整理，梳理21世紀以來城市高溫災害規(guī)劃應對的變化情況。其次，系統(tǒng)梳理城市高溫災害的規(guī)劃理論研究和實踐應對方面的異同。最后,較全面地歸納統(tǒng)計城市規(guī)劃應對高溫災害的主要途徑和措施。

此外，利用CiteSpace的共現(xiàn)分析功能，將文獻中所有的關鍵詞進行分析，揭示城市高溫災害規(guī)劃應對的學科領域、研究重點和研究主題的相互關聯(lián)性及其變化，分析國內(nèi)外主要研究內(nèi)容。

2 城市高溫災害規(guī)劃應對研究

2.1 研究變化情況

利用CiteSpace的共現(xiàn)分析功能分析359篇文獻，得到規(guī)劃應對城市高溫災害研究歷年文獻變化圖（圖2）。規(guī)劃應對城市高溫災害相關的論文雖然隨年份變化有所波動，但是總體上呈上升趨勢，特別是在2007—2010年及2013—2016年間文獻量兩次穩(wěn)步上升。2007年以前對城市規(guī)劃與高溫災害的關系缺乏了解，因此研究較少。在2007年后，特別是在2008年，一系列高溫災害席卷全球，全球氣溫比過去30年的平均氣溫高出0.31 ℃，而且全無緩和跡象[13]。在高溫災害的籠罩下，城市高溫災害的規(guī)劃應對研究不斷增加。2013年也發(fā)生了全球高溫災害，是有現(xiàn)代記錄以來的10個最暖年份之一[14]。隨著年代的變化，氣候日益變暖，城市人居環(huán)境受到侵擾，在此背景下，對城市高溫災害的規(guī)劃應對研究引起了重視。

2.2 研究淵源

經(jīng)過全球的工業(yè)化和城市化浪潮后，城市熱島問題更加凸顯，城市高溫災害的研究隨之增加。使用Meta-analysis對文獻進行梳理，發(fā)現(xiàn)城市高溫災害研究起源于城市熱島，鼎盛于氣候變化，最后才轉向?qū)Τ鞘懈邷貫暮M行研究（圖3）。

1833年，霍華德湖（Lake Howard）首次發(fā)現(xiàn)倫敦城市與周邊郊區(qū)在白天存在1.10 ℃的溫度差，而晚上則存在2.10 ℃的溫度差[15]，這是人類對城市熱島效應的最初認識。隨后城市熱島越來越嚴重，導致中暑、熱相關疾病以及超額死亡率的增加[6]，人類開始采取措施應對城市熱島效應。其中城市規(guī)劃起著至關重要的作用，通過采取水體降溫[16]、改變太陽輻射反射降溫[17]、增加綠化、構建合理的城市布局、控制城市建筑色彩[18]等規(guī)劃措施，有效消減了城市熱島強度。隨著城市熱島效應的不斷加劇，氣候變化越來越顯著，各國紛紛采取規(guī)劃措施應對氣候變化，主要涉及土地利用規(guī)劃[19]和空間規(guī)劃[20]等層面。通過三十多年的努力，氣候變化研究內(nèi)容由宏觀政策措施發(fā)展到工程技術手段，由節(jié)能減排發(fā)展到綠色環(huán)保，由國際行動發(fā)展到國家計劃，由國家倡導發(fā)展到全民自覺。21世紀初，在城市熱島和氣候變化的雙重作用下，城市居民生產(chǎn)與生活環(huán)境受到嚴重影響，城市高溫逐漸演變成一種自然災害，人類開始通過規(guī)劃途徑解決城市高溫災害問題。

2.3 識別主要的研究內(nèi)容

2.3.1 涉及學科領域

圖3 高溫災害研究時序圖Fig.3 timing diagram of high temperature disaster researches

圖4 關鍵詞共現(xiàn)分析圖（輻射范圍的大小表示文獻的頻率：同心圓越大，相應關鍵詞出現(xiàn)的頻率越高）Fig.4 key words co-occurrence analysis

城市規(guī)劃應對高溫災害的研究主要涉及科學技術、物理科學、生命生物醫(yī)學、社會科學、技術以及藝術人文6個領域，主要集中在科學技術和物理科學領域。在六大領域中又包含了環(huán)境生物工程、大氣氣候以及水資源等47個研究方向，在眾多研究方向中，環(huán)境科學和氣象大氣科學占據(jù)著主導地位。一篇文獻往往涉及多個學科，交叉研究已經(jīng)成為目前的研究主流。

2.3.2 關鍵詞共現(xiàn)分析

使用CiteSpace對文獻的關鍵詞進行共現(xiàn)分析（圖4）發(fā)現(xiàn)，“氣候變化”、“城市”以及“城市熱島”是高頻詞，在所有關鍵詞中均有中心性。高頻和中心關鍵詞確定了目前關于高溫災害的研究的內(nèi)容和方向。主要研究內(nèi)容包括：一、氣候變化下的城市熱環(huán)境研究；二、城市熱島的形成、演變機制以及減緩措施；三、以城市規(guī)劃為中心，包括土地利用、綠化、道路交通等方面的減緩措施；四、以高溫災害為中心，圍繞成因、特征以及影響方面形成主要研究內(nèi)容。城市高溫災害的規(guī)劃應對措施較少，只能從城市熱環(huán)境（城市熱島效應、氣候變化）的減緩和適應策略中提取，以此來分析當下有效的規(guī)劃應對措施、政策以及技術方法。

2.4 城市規(guī)劃應對高溫災害的途徑

使用Meta-analysis對國內(nèi)外減緩和適應城市熱環(huán)境（城市熱島效應、氣候變化以及城市高溫災害）的規(guī)劃對策進行分析整理，歸納出規(guī)劃對策主要涉及土地利用、空間結構、道路交通、綠化景觀以及建筑等五大途徑（表1）。

表1 2000-2016年城市規(guī)劃應對高溫災害情況Tab.1 summary of urban planning response to high temperature disaster

圖5 城市高溫災害主要影響因素[39]Fig.5 main influencing factors of urban high temperature disasters

由表1發(fā)現(xiàn)，土地利用、空間結構、交通體系、綠化景觀以及建筑是規(guī)劃應對城市高溫災害的途徑，這些途徑主要通過改變城市高溫災害的影響因素（圖5）來緩解城市高溫災害。

2.4.1 土地利用

城市土地利用類型與城市熱環(huán)境之間有著相互作用，自然下墊面向城市建設用地的轉變是產(chǎn)生城市高溫災害的本源[40]。城市化伴隨著土地利用類型的變化，硬質(zhì)鋪裝覆蓋了自然地表，減少了太陽輻射反射，儲存了更多熱量，增加了城市熱島效應形成的可能性。同時，城市建設面積增大，不利于城市通風散熱，也促進了城市高溫災害的形成。城市土地利用變化是高溫災害形成的主要動因之一，也是應對城市高溫災害的主要層面。

具體措施有：一、控制城市規(guī)模。城市的無序擴張導致城市通風難，道路交通及其他熱源建筑的建設量增加，城市公共基礎設施的運營消耗增加，排放更多的溫室氣體及熱量，影響城市及周邊區(qū)域的熱環(huán)境[41]，促進了城市高溫災害的形成。二、土地混合使用[42]。將工作、居住、購物、休閑、學校合理布局，減少交通出行，不僅可以減少能量消耗，也能激活地塊活力。三、合理規(guī)劃綠地水體。綠化、水體的降溫作用顯著[43]，在城市高溫災害嚴重的區(qū)域更改土地利用類型，強化空間管制，還原自然植被及水體能有效緩解城市高溫災害。四、提倡“節(jié)約土地、限制土地封蓋”，給未來發(fā)展留出余地。五、制定合理的開發(fā)強度。提高城市開發(fā)強度，減少城市周圍的土地變化，保護周邊自然土地類型，推行保護周邊綠地的中高密度開發(fā)模式，限制高溫區(qū)域的增加。

2.4.2 空間結構

便于通風散熱的城市空間結構有助于引入郊區(qū)冷空氣，降低城市溫度，同時能吹散城市中的溫室氣體，改善城市熱環(huán)境，降低城市高溫災害形成的可能性[44]。城市空間結構是城市通風散熱的主要影響因素，城市空間的布局方式、尺度、連通度與朝向等影響著城市的熱環(huán)境[45-46]。

具體措施有：一、嚴格控制空間結構相關指標。城市規(guī)劃的指標是城市建設及發(fā)展的控制條件，是規(guī)劃實施的有力保障。應嚴格控制城市空間結構相關的指標，如建筑密度、容積率、建筑限高、綠地率等，有意識地通過指標控制城市空間結構，形成通風廊道[47]。二、構建氣候自然調(diào)節(jié)的城市空間結構[47]。城市道路、公園、廣場等開敞空間嚴重影響城市熱環(huán)境，建立一個利于自然通風的空間結構十分必要。三、以“緊湊、高效”的理念發(fā)展城市空間（圖6）。對現(xiàn)階段城市進行“見縫插針”式的填充，提高新建城區(qū)的空間利用率，減少出行能耗。四、以多中心—組團式的模式規(guī)劃城市布局[48]。單中心的城市一般規(guī)模較大，難以將自然風引入城市，不利于城市通風散熱。多中心的空間結構能有效減少“微熱島效應”，有助于緩解城市高溫。五、規(guī)劃建設生態(tài)通風廊道。充分利用植物及水域的降溫效應，保證沿水域兩岸有足夠空間形成生態(tài)通風廊道，嚴格控制夏季主導風的上風向建筑高度和密度，防止建筑阻擋自然風進入城市[49-50]（圖6）。

2.4.3 道路交通

城市道路在一定程度上決定了城市空間結構以及形態(tài)。道路的寬度、朝向以及幾何形態(tài)對城市通風起著全局性和結構性的作用。城市機動交通排放的熱量是城市主要的熱量來源，也是溫室氣體的主要排放來源，交通碳排放占全球溫室氣體排放總量的14%[51]。發(fā)展公共交通、綠色交通能有效減少交通熱量及溫室氣體的排放，緩解城市高溫災害。道路用地占城市總用地面積的10%～15%，路面材料直接關系到對太陽輻射的反射程度及太陽能的儲存情況。

具體措施有：一、構建易于通風的城市道路系統(tǒng)。在滿足交通的前提下，城市主要道路的朝向應充分考慮夏季主導風向，其他等級道路作相應修整[52]（圖6）。二、控制合理的街道寬度。城市道路太寬不利于街道峽谷的形成，太窄則不利于城市通風，因此必須控制合理的道路寬度。三、建設高效、便捷的城市公共交通體系。形成以公共交通為導向的城市交通發(fā)展模式，建設便捷的城市換乘系統(tǒng)，注重公共交通站點與服務設施的銜接，規(guī)劃建設舒適、人性化的慢行系統(tǒng)，合理規(guī)劃布局城市靜態(tài)交通設施，鼓勵綠色出行[53]。四、優(yōu)化道路綠化及材料配置[48]。以道路綠化串聯(lián)城市綠地，形成完善的綠化系統(tǒng)。路面采用有助于減少道路升溫的低熱導、低蓄熱材料，增加道路的透水性和蒸發(fā)率。

2.4.4 綠化景觀

綠色植物能通過光合作用吸收太陽光和CO2，同時蒸騰作用能吸收熱量，有效降低周圍的溫度，水體也具有“冷島效應”[54]。研究表明，城市的綠化面積增加一倍，熱相關的死亡率將會降低5%～28%[55]。但是植被的降溫效果與其面積大小、覆蓋率、種類和長勢密切相關。

圖6 城市規(guī)劃應對高溫災害示意圖Fig.6 urban planning response to high temperature disasters

圖7 建筑對城市高溫災害作用機理Fig.7 the mechanism of building to reduce urban high temperature disasters

具體措施有：一、完善城市綠色網(wǎng)絡體系。規(guī)劃建設“斑塊—廊道—基質(zhì)”的綠化系統(tǒng)（圖6）。二、提高城市綠化覆蓋率。嚴格控制規(guī)劃項目中的綠地指標，采取獎勵機制，鼓勵城市綠地建設，注重城市綠化立體化建設，增加喬木種植率[56]。三、以公平的原則發(fā)展城市綠地[48]。規(guī)劃建設均衡的綠化斑塊，協(xié)調(diào)控制城市周邊綠地，構建城鄉(xiāng)綠地系統(tǒng)。四、建設綠色基礎設施。通過綠道連接城市開敞空間，形成網(wǎng)絡，使其起到游憩、傳播文化和保護生態(tài)環(huán)境的作用[57]。

2.4.5 建筑

建筑是城市的主體，它決定了城市外部空間的形態(tài)特征，對城市熱環(huán)境影響較大。建筑在建設及運營中消耗大量能源，排放大量CO2，在建筑的生命周期里，碳排放約占總排放量的86%[58]。合理的建筑設計能加速城市通風，緩解城市高溫災害[59]，建筑布局、密度、間距、朝向、形體、體量、綠化以及高度等都會對城市高溫產(chǎn)生影響（圖7）。

具體措施有：一、建立綠色建筑設計標準[60]。制定綠色建筑節(jié)能標準，在規(guī)劃審批中強制要求建筑低能耗。二、嚴格控制建筑形體、高度、朝向等[60]。通常情況下，建筑體量越小越有利于減少太陽輻射量和熱量儲蓄。高層建筑有利于自然通風，同時，采用合理組合方式時，能促進低層建筑的通風[61]（圖8）。三、規(guī)劃屋頂綠化[62]。屋頂綠化能起到隔熱作用，也能吸收溫室氣體，降低高溫災害發(fā)生的可能性。

圖8 合理的建筑形式及組合示意圖Fig.8 resonable building forms and combinations

2.5 應對城市高溫災害的相關實踐研究

城市規(guī)劃應對高溫災害的實踐分析發(fā)現(xiàn)（表1），目前，僅有少數(shù)針對高溫災害的規(guī)劃應對策略，僅在氣候變化和城市熱島中涉及減緩和適應策略、措施及技術方法。主要包括國家行動計劃和政策,以及實施性強的生態(tài)城、環(huán)保社區(qū)和工業(yè)園區(qū)等措施，中觀層面的專項規(guī)劃及法定規(guī)劃尚十分欠缺。

從城市來看，以美國和歐洲城市的實踐最多，主要以法律法規(guī)和政策文件限制溫室氣體的排放，減緩城市高溫災害。美國在國家層面上沒有采取行動計劃，但是地方政府卻制定了相應的行動計劃來應對城市高溫災害。歐洲國家的行動計劃、應對政策以及發(fā)展戰(zhàn)略較多。國內(nèi)對城市高溫災害的研究近年來才逐漸興起，主要集中在低碳城市的打造以及國家行動計劃和政策措施方面，中觀層面的規(guī)劃應對措施較少，有少量專項規(guī)劃應對[63]，僅在其他規(guī)劃中略有涉及，但未法定化，得不到有效保障。微觀層面的研究比較深入，尤其是對綠化景觀、公共交通、節(jié)能建筑、合理的空間結構以及綠色交通等規(guī)劃措施的研究。

城市規(guī)劃應對高溫災害的實踐有著許多共同點。一、整體規(guī)劃，宏觀保障。以國家行動計劃提出目標方向，進行統(tǒng)籌安排。二、交通減排，綠色出行。重視節(jié)能汽車研發(fā)，發(fā)展公共交通，提倡綠色出行。三、建筑減排，節(jié)能入手。對現(xiàn)有建筑進行節(jié)能改造，對新建建筑執(zhí)行節(jié)能標準。四、綠地景觀，形成體系。對城市進行綠色裝點，增加綠化覆蓋，形成綠地系統(tǒng)。

3 研究不足與展望

3.1 研究不足

城市規(guī)劃應對高溫災害的研究成果較為分散，國內(nèi)外研究側重點不一致，目前存在三個方面的問題。

3.1.1 與城市規(guī)劃的銜接不足

一方面，當前對城市高溫災害的研究偏向于宏觀、微觀層面，中觀層面缺乏有效銜接。在宏觀層面，各國提出行動計劃、減排政策，指出國家應對高溫災害的方向。在微觀層面，采取水體降溫、通風散熱等具體實施策略，方法體系成熟。盡管應對城市高溫災害的專項規(guī)劃已有武漢、香港規(guī)劃[64]，但此類專項規(guī)劃屈指可數(shù)，重慶等高溫災害極其嚴重的城市尚缺乏規(guī)劃應對。另一方面，盡管城市規(guī)劃中考慮了高溫災害，但是缺乏和法定規(guī)劃的有效銜接。北京城市總體規(guī)劃中開展了氣候適應性評估，但并未法定化，也未提出應對之策。

3.1.2 應對規(guī)劃少且不全面

目前的研究大多停留在氣候變化階段，只是把城市高溫災害作為氣候變化的一種表現(xiàn)，沒有將應對高溫災害作為規(guī)劃編制的目的。盡管目前德國斯圖加特、中國香港、日本東京等開展了城市通風廊道規(guī)劃[64]，但規(guī)劃體系 不成熟，在國內(nèi)，專項規(guī)劃則幾乎沒有。

3.1.3 缺乏熱環(huán)境評估體系

目前無法評估規(guī)劃減緩高溫災害的具體效果，大多應對途徑停留在定性分析上，無法科學地給出定量的減緩效益。盡管在斯圖加特、香港、武漢、北京等城市規(guī)劃中進行了城市風環(huán)境評估，將減緩城市作為規(guī)劃的依據(jù)，但在規(guī)劃編制中缺乏對方案熱環(huán)境的模擬優(yōu)化過程，在規(guī)劃實施后更加缺少熱環(huán)境評估。

3.2 展 望

在全球氣候變化背景下，城市高溫災害越發(fā)嚴重。針對目前城市規(guī)劃應對高溫災害的不足，建議未來從以下幾個方面進行強化。

3.2.1 完善宏觀、中觀以及微觀層面的規(guī)劃應對體系

在宏觀、中觀以及微觀層面上分別提出應對之法，構建系統(tǒng)的規(guī)劃應對體系。在城市總體規(guī)劃中提出科學的總體目標，制定減緩策略；確定控制性詳細規(guī)劃中合理的指標體系；在城市設計層面上模擬優(yōu)化方案，確保合理的城市空間結構。

3.2.2 建立完整的規(guī)劃應對高溫災害評估體系

在復雜的城市中，城市規(guī)劃減緩高溫災害的效益無法得到準確評估，無法確定城市規(guī)劃策略減緩高溫災害的程度以及有效范圍，不便作出科學、有效的判斷。應在城市規(guī)劃前期進行高溫災害評估，在規(guī)劃方案中利用模型進行模擬，并對方案進行優(yōu)化調(diào)整，最后在規(guī)劃實施后對城市高溫災害的減緩效益進行評估，形成一套完整的評估體系。

3.2.3 制定應對城市高溫災害的規(guī)劃編制標準

城市規(guī)劃涵蓋的內(nèi)容豐富龐雜，應對高溫災害的途徑多種多樣。目前僅提出了單層面的規(guī)劃策略，組合后的規(guī)劃策略效果難以保證。應制定應對城市高溫災害的規(guī)劃編制標準，指導規(guī)劃編制，將各個層面的規(guī)劃策略融入城市規(guī)劃體系。

3.2.4 探索氣候友好型城市規(guī)劃設計方法與手段

隨著城市化的快速推進，城市面臨著環(huán)境污染、氣候失調(diào)的困境，構建氣候友好型城市對城市的健康發(fā)展具有重要意義。應采取科學有效的規(guī)劃設計方法，解決城市氣候問題，建設氣候友好型城市。

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圖表來源：

圖1-4：作者繪制

圖5：段寵. 深圳虛擬大學園下墊面對熱環(huán)境的影響與優(yōu)化策略研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學, 2013.

圖6：http://www.ms2010.com/proinfo/05121L1H017.html

圖7：薛瑾. 城市熱島產(chǎn)生的空間機理與規(guī)劃緩減對策[D]. 杭州: 浙江大學, 2008.

圖8：冷紅, 郭恩章, 袁青. 氣候城市設計對策研究[J]. 城市規(guī)劃, 2003, 27(09): 52.

表1：作者整理繪制