冀泓宇 丁國(guó)昌
隨著城市化進(jìn)程加快,城市熱島效應(yīng)、城市空氣污染等城市氣候與環(huán)境問(wèn)題越發(fā)突出,合理建立城市通風(fēng)廊道是緩解城市熱島效應(yīng)的有效手段。對(duì)城市熱島效應(yīng)、城市通風(fēng)廊道的研究歷程進(jìn)行總結(jié)與回顧,運(yùn)用Citespace對(duì)1980—2022年收錄在知網(wǎng)、維普、萬(wàn)方關(guān)于通風(fēng)廊道緩解城市熱島效應(yīng)研究的368篇文獻(xiàn)進(jìn)行梳理并展望。
城市熱島效應(yīng); 城市通風(fēng)廊道; 風(fēng)環(huán)境; Citespace
TU984 A
[定稿日期]2022-11-25
[基金項(xiàng)目]福建省水利廳項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):KLh20015A)
[作者簡(jiǎn)介]冀泓宇(1998—),女,碩士,研究方向?yàn)轱L(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)。
[通信作者]丁國(guó)昌(1970—),男,博士,教授,研究方向?yàn)閳@林植物與設(shè)計(jì)。
我國(guó)目前正在經(jīng)歷著世界上最大規(guī)模的快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程。隨著城市規(guī)模逐漸擴(kuò)張,城市中新建的高樓大廈、新區(qū)等層出不窮,一些不合理的建筑、分區(qū)規(guī)劃使得城市內(nèi)部通風(fēng)環(huán)境受到影響[1],城市中堆積的大量熱量、污染物難以排放,廢熱在城市內(nèi)部形成迂回環(huán)流,不斷加劇著城市熱島效應(yīng)和空氣污染[2]。在城市中設(shè)置合理的風(fēng)道布局,可以帶動(dòng)城市內(nèi)部空氣流通,疏散廢熱和空氣污染物,從而降低城市內(nèi)空氣溫度、提升城市空氣質(zhì)量[3]。研究證明構(gòu)建城市通風(fēng)廊道可以有效地提高城市空氣流通效率、降低城市空氣溫度,是緩解城市氣候問(wèn)題的重要措施[4]。目前在國(guó)土空間規(guī)劃中城市通風(fēng)廊道構(gòu)建作為協(xié)同解決城市氣候問(wèn)題的一種有效手段被納入其中[5]。本文將通過(guò)回顧相關(guān)研究的發(fā)展歷程,并運(yùn)用Citespace軟件進(jìn)行文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)與歸納總結(jié),為未來(lái)研究提供參考。
1 研究概述
1.1 城市熱島效應(yīng)
城市熱島效應(yīng)是指一種城區(qū)空氣溫度高于周邊郊區(qū)空氣溫度的微氣候特征[6]。最早對(duì)城市熱島效應(yīng)進(jìn)行研究的是英國(guó)化學(xué)家Lake Howard[7],1818年他在《倫敦氣候》中率先明確提出了“城市熱島”這一概念。1982年Oke[8]對(duì)城市熱島強(qiáng)度進(jìn)行定義,即城區(qū)與郊區(qū)的氣溫差,為定量研究城市熱島奠定了理論基礎(chǔ)。隨后,城市熱島效應(yīng)受到了國(guó)內(nèi)外許多研究者的關(guān)注與重視,成為城市氣候研究的熱點(diǎn)。
城市熱島效應(yīng)的出現(xiàn)是多種因素共同影響下的結(jié)果,大致可分為內(nèi)部因素和外部因素兩大類[9]。內(nèi)部因素主要指以土地覆蓋類型為主的自然表面的減少,不透水面的增加,以及人為熱的排放等。外部因素主要指天氣影響[10],如風(fēng)速和云量等氣象因素,對(duì)城市熱島發(fā)展和強(qiáng)度具有顯著影響[11-12]。緩解城市熱島效應(yīng)實(shí)際上也是對(duì)城市熱環(huán)境進(jìn)行改善。目前已有的減緩城市熱島的方法,大多都是基于熱島的成因和影響因素的角度被提出的。這些方法主要分為4類,一是控制人為熱的排放。通過(guò)合理管控城市內(nèi)空調(diào)設(shè)備、機(jī)動(dòng)車、建筑物內(nèi)部的熱量排放等,減少能源損耗,提高能源利用效率,可以減緩城市熱島加劇速度[13]。二是優(yōu)化城市土地利用空間布局。合理規(guī)劃城市用地布局,通過(guò)管控城市內(nèi)建筑開(kāi)發(fā)用地等,最大化設(shè)置城市綠化面積來(lái)緩解城市熱島[14-15]。三是增加城市綠化面積。城市綠化可通過(guò)植被光合作用、蒸騰和蒸散作用等來(lái)改變地表顯熱和潛熱的分配,是調(diào)控城市熱島效應(yīng)的重要因素之一[16]。四是合理規(guī)劃城市通風(fēng)廊道。建設(shè)城市通風(fēng)廊道是改善城市空氣動(dòng)力學(xué)、緩解城市熱島效應(yīng)的有效措施,合理的城市風(fēng)道規(guī)劃能夠改善城市通風(fēng)環(huán)境,加速城市熱量疏散,提高城市空氣質(zhì)量[17-18]。
面對(duì)城市氣候改善的規(guī)劃策略,包括藍(lán)綠空間布局、建設(shè)用地優(yōu)化等方法,城市通風(fēng)廊道構(gòu)建與優(yōu)化是其中一種有效的提升方式。作為城市發(fā)展藍(lán)圖的規(guī)劃,應(yīng)在城市布局中安排合理通風(fēng)廊道。就目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行態(tài)勢(shì)而言,在城市尺度下的調(diào)控策略中,合理規(guī)劃城市風(fēng)道、促進(jìn)城市中心局地環(huán)流、改善城市空氣循環(huán)效果、疏散城市內(nèi)淤積的廢熱,打破城市環(huán)境中的惡性循環(huán)顯得尤為重要[19]。
1.2 城市通風(fēng)廊道
城市通風(fēng)廊道也叫城市風(fēng)道,其基本原理即在城市局部區(qū)域打開(kāi)一個(gè)通風(fēng)口,把郊外的風(fēng)引進(jìn)主城區(qū),增加空氣的流動(dòng)性[20]。實(shí)踐證明構(gòu)建城市通風(fēng)廊道能提高城市內(nèi)部局地環(huán)流效率,改善空氣循環(huán)效果,減少城市室外空氣污染物、熱量長(zhǎng)時(shí)間堆積的狀況,優(yōu)化城市風(fēng)環(huán)境可以有效緩解城市熱島效應(yīng)的問(wèn)題[21]。
許多國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者對(duì)通風(fēng)廊道的構(gòu)建進(jìn)行了研究[22]。德國(guó)是最先開(kāi)始對(duì)城市風(fēng)環(huán)境及城市通風(fēng)廊道領(lǐng)域進(jìn)行研究的國(guó)家,其研究也一直處于領(lǐng)先地位[23]。20世紀(jì)90年代起,日本開(kāi)始對(duì)城市氣候環(huán)境保護(hù)的規(guī)劃與應(yīng)用進(jìn)行深入研究,目的在于利用城市通風(fēng)技術(shù)改善城市熱島[24]。我國(guó)對(duì)城市通風(fēng)與城市氣候間關(guān)聯(lián)研究時(shí)間稍遲于歐洲國(guó)家,1987年,周淑貞[25]提出城市氣候?qū)W與城市規(guī)劃和城市建筑設(shè)計(jì)之間具有密切關(guān)聯(lián)。2003年,吳恩融等[26]通過(guò)計(jì)算風(fēng)速比對(duì)建筑物周邊風(fēng)環(huán)境情況進(jìn)行評(píng)估,對(duì)高密度城市香港的空氣流通評(píng)估方法可行性進(jìn)行了研究。2006年,為全面把握香港市風(fēng)環(huán)境的現(xiàn)狀,香港中文大學(xué)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)6年的研究,開(kāi)展風(fēng)洞試驗(yàn)、電腦風(fēng)場(chǎng)模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及問(wèn)卷調(diào)查,確定氣候問(wèn)題及敏感區(qū)域?yàn)橄愀畚磥?lái)城市環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)許多城市,如濟(jì)南[27]、西安[28]、天津[29]、北京[30]、廣州[31]等,都相繼開(kāi)展了大量有關(guān)城市通風(fēng)廊道規(guī)劃的相關(guān)研究。
城市風(fēng)道規(guī)劃的研究與風(fēng)環(huán)境評(píng)估密切相關(guān)。目前對(duì)于風(fēng)環(huán)境的研究方法主要有3種:實(shí)地測(cè)試法、風(fēng)洞試驗(yàn)法、數(shù)值模擬法[32]。在一定時(shí)期內(nèi)受觀測(cè)技術(shù)所限,風(fēng)環(huán)境評(píng)估僅考慮風(fēng)玫瑰圖來(lái)確定城市盛行風(fēng)向。隨著氣象學(xué)科本身的發(fā)展,對(duì)風(fēng)環(huán)境的評(píng)估方法從基于有限氣象觀測(cè)站點(diǎn)、觀測(cè)時(shí)段到時(shí)空高分辨率加密觀測(cè)數(shù)據(jù)的插值統(tǒng)計(jì),發(fā)展到三維數(shù)值模式仿真模擬的應(yīng)用。
2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法
本文數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)、維普(VIP)、萬(wàn)方(Wanfang)。圍繞研究方向,選取“通風(fēng)廊道”“城市風(fēng)道”“城市通風(fēng)”“熱島效應(yīng)”“氣候調(diào)節(jié)”“城市氣候”為檢索主題詞,在知網(wǎng)、維普、萬(wàn)方中進(jìn)行模糊檢索,剔除報(bào)道、消息及與主題不相關(guān)和重復(fù)的文獻(xiàn)等,最終得到樣本368篇。
采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法,借助Excel對(duì)通風(fēng)廊道緩解城市熱島有關(guān)研究文獻(xiàn)發(fā)表情況進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),通過(guò)Citespace6.1.R2中的網(wǎng)絡(luò)分析功能對(duì)發(fā)文作者及其合作關(guān)系進(jìn)行知識(shí)圖譜可視化分析,再根據(jù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)、聚類分析功能對(duì)相關(guān)研究的熱點(diǎn)主題詞及演化路徑進(jìn)行把握,最后通過(guò)對(duì)研究概況的系統(tǒng)性把握對(duì)未來(lái)研究趨勢(shì)進(jìn)行展望。
3 研究文獻(xiàn)計(jì)量分析
3.1 載文趨勢(shì)分析
運(yùn)用Excel按文獻(xiàn)的發(fā)表年度,對(duì)納入的368篇文獻(xiàn)的發(fā)表時(shí)間分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖可知。
熱島研究領(lǐng)域的發(fā)文量統(tǒng)計(jì)結(jié)果
(1)1980—2001年相關(guān)研究文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量比較少,總發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量2篇,為研究初始階段。在此期間1989年出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》中將“大氣”作為影響人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要因素,為領(lǐng)域研究的進(jìn)一步開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。
(2)2002—2013年發(fā)文量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),平均年發(fā)文量7.5篇,總文獻(xiàn)數(shù)量83篇,為緩慢發(fā)展階段。同時(shí)2008年《氣候可行性論證管理辦法》的提出,促進(jìn)建設(shè)人居環(huán)境相關(guān)專業(yè)對(duì)城市氣候建設(shè)與管控的重視。
(3)2014—2016年是該領(lǐng)域的快速增長(zhǎng)時(shí)期,相關(guān)研究發(fā)文量大幅增長(zhǎng),平均年發(fā)文量57.5篇,總文獻(xiàn)數(shù)量115篇。2016年由發(fā)改委和住建部聯(lián)合發(fā)布的《城市適應(yīng)氣候變化行動(dòng)方案》提出“加強(qiáng)相關(guān)領(lǐng)域的規(guī)劃布局,打通城市通風(fēng)廊道,增加城市的空氣流動(dòng)性?!睘槌鞘型L(fēng)廊道研究必要性提出要求。
(4)2017—2021年每年相關(guān)文獻(xiàn)研究發(fā)文量大于20篇,平均年發(fā)文量42篇,總文獻(xiàn)數(shù)量168篇。2019年5月發(fā)布的《關(guān)于全面開(kāi)展國(guó)土空間規(guī)劃工作的通知》及2020年9月出臺(tái)的《市級(jí)國(guó)土空間總體規(guī)劃編制指南(試行)》對(duì)城市通風(fēng)廊道的布局及管控進(jìn)行進(jìn)一步要求與引導(dǎo),未來(lái)城市通風(fēng)廊道的氣候效應(yīng)將會(huì)繼續(xù)作為城市規(guī)劃布局方案指定中重要的一部分。
3.2 核心作者分析
運(yùn)用普賴斯理論分析核心作者,其首要條件為發(fā)文量在N篇以上,N=0.749ηmax1/2(ηmax為最高產(chǎn)者的發(fā)文量)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)1980—2021年,張弘馳發(fā)文量最多,為4篇,即ηmax=4,由此求得N≈1.50,取整后得到發(fā)文量大于等于2篇的作者為通風(fēng)廊道緩解城市熱島研究中的核心作者。由此可得,在本次統(tǒng)計(jì)中核心作者共44名。表1為發(fā)文量前10的作者排名,可以看出張弘馳位居第一,發(fā)文量4篇,之后的孟慶林、劉姝宇、李鹍等9名研究人員發(fā)文量均為3篇。根據(jù)洛卡特定律,若發(fā)文數(shù)量為1篇的作者數(shù)量與總?cè)藬?shù)之比小于60.79%,則形成穩(wěn)定的研究網(wǎng)絡(luò)[33]。通過(guò)圖2可以看出,發(fā)文量為1篇的作者占比高達(dá)87.25%,由此可知,現(xiàn)階段該領(lǐng)域缺乏持續(xù)深入研究,相關(guān)研究還尚未形成穩(wěn)定成熟的研究網(wǎng)絡(luò)。
對(duì)納入研究的作者及其發(fā)文量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),納入共現(xiàn)圖譜的作者共有345人,出現(xiàn)總頻次400次,圖譜中作者名字大小與其發(fā)文數(shù)量有關(guān),發(fā)文量越多,作者名字字體越大。圖3中顯示名字的節(jié)點(diǎn)是發(fā)文量2篇以上的作者。其中張弘馳在該領(lǐng)域中發(fā)文數(shù)量最多,房小怡、孟慶林、劉姝宇、劉輝志等學(xué)者在該領(lǐng)域有較大貢獻(xiàn)。圖中連線代表作者之間的合作,連線越多,合作越緊密。由圖3可知,房小怡、任超、杜吳鵬等作者之間合作較緊密,同時(shí)形成了如張弘馳、王哲、郭飛等,劉輝志、桑建國(guó)、劉和平等的合作網(wǎng)絡(luò)。但從作者共線圖譜中可以看出,在該領(lǐng)域,作者間合作密度值低于0.1,說(shuō)明研究的科研力量較為分散,集中化程度低。
4 研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)分析
4.1 研究熱點(diǎn)分析
關(guān)鍵詞是對(duì)文獻(xiàn)主題的高度概括和凝練,對(duì)納入研究的文獻(xiàn)關(guān)鍵詞進(jìn)行歸納總結(jié)可以對(duì)該領(lǐng)域內(nèi)研究熱點(diǎn)趨勢(shì)進(jìn)行把握。本文分別從關(guān)鍵詞共現(xiàn)和聚類2個(gè)方面對(duì)國(guó)內(nèi)通風(fēng)廊道緩解城市熱島研究的主要關(guān)鍵詞進(jìn)行分析,并最終歸納該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),進(jìn)而為掌握該領(lǐng)域的研究趨勢(shì)奠定基礎(chǔ)。圖4為研究領(lǐng)域的的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜,可以反映出該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。按照可視化信息,獲得我國(guó)通風(fēng)廊道緩解城市熱島研究中的高頻關(guān)鍵詞分布表(表2)。
中心性高低可以反映關(guān)鍵詞在共線網(wǎng)絡(luò)中的重要性,中心性越高,其在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中起到的紐帶作用越強(qiáng)。其中中心性大于0.1的關(guān)鍵詞,熱島效應(yīng)(0.57)、數(shù)值模擬(0.21)、通風(fēng)廊道(0.19)、城市熱島(0.19)起到的中介性作用突出。風(fēng)景園林(0.1)、城市規(guī)劃(0.1)、城市形態(tài)(0.09)等受到關(guān)注較多,也是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。結(jié)合圖5分析得到通風(fēng)廊道緩解城市熱島研究中的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞包含3個(gè)方面:
(1)數(shù)值模擬:數(shù)值模擬是目前各尺度風(fēng)道研究的重要途徑之一。其中中尺度模擬(WRF)大多應(yīng)用在宏觀尺度(10~500 km)上,進(jìn)行城市背景氣候特征的模擬及預(yù)測(cè)[34-35]。但該模擬方法無(wú)法體現(xiàn)出下墊面對(duì)氣候的影響,不能準(zhǔn)確地反應(yīng)街道或地塊具體風(fēng)環(huán)境情況。計(jì)算機(jī)流體力學(xué)模擬(CFD)可以對(duì)研究區(qū)域風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行精細(xì)化模擬,通過(guò)模擬風(fēng)場(chǎng)分辨其中風(fēng)速較大的區(qū)域分布,進(jìn)而對(duì)風(fēng)道進(jìn)行識(shí)別[36-37]。但由于大尺度區(qū)域的模擬建模復(fù)雜,以及對(duì)計(jì)算機(jī)算力要求高,目前CFD模擬技術(shù)多應(yīng)用于中、微尺度。同時(shí)WRF及CFD模擬技術(shù)在通風(fēng)廊道識(shí)別與分析中也常與地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)協(xié)同出現(xiàn)對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行量化研究并相互驗(yàn)證與分析[38-39]。
(2)風(fēng)景園林:風(fēng)景園林對(duì)于局地氣候環(huán)境具有調(diào)節(jié)作用[40]。城市通風(fēng)系統(tǒng)分為作用空間、補(bǔ)償空間和空氣引導(dǎo)通道(即通風(fēng)廊道)3部分,其中藍(lán)綠空間作為城市中重要冷源及開(kāi)敞區(qū)域,是形成通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中補(bǔ)償空間及通風(fēng)廊道的重要載體[41]。風(fēng)道規(guī)劃結(jié)合城市藍(lán)綠空間布局,引導(dǎo)風(fēng)道經(jīng)過(guò)水系及綠地系統(tǒng),可以高效地疏導(dǎo)空氣流通,加速城市內(nèi)部的空氣交換,同時(shí)綠地系統(tǒng)還可以起到凈化空氣的積極作用[42]。還有研究表明,地形、水體、植物群落和建筑布局等風(fēng)景園林設(shè)計(jì)要素對(duì)城市小氣候有著重要影響[43]。許多學(xué)者在量化各要素與氣候間的關(guān)系等方面也展開(kāi)了大量研究[44-45]。
(3)城市形態(tài):城市風(fēng)道的規(guī)劃與城市空間形態(tài)息息相關(guān),三維城市研究更貼近真實(shí)城市空間特征,大量學(xué)者基于高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)通過(guò)地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)對(duì)進(jìn)行城市空間形態(tài)進(jìn)行多指標(biāo)、多維度分析并對(duì)空間形態(tài)參數(shù)與氣候之間的關(guān)系進(jìn)行量化,為城市規(guī)劃提出切實(shí)依據(jù)。
4.2 研究趨勢(shì)分析
圖5是設(shè)置聚類最大值(The largest K clusters)為7時(shí)得到的關(guān)鍵詞時(shí)間線圖譜,可以表明聚類之間的關(guān)系和某個(gè)聚類中文獻(xiàn)的歷史跨度[46]。由圖5分析出通風(fēng)廊道緩解城市熱島研究的發(fā)展趨勢(shì)主要?jiǎng)澐譃?個(gè)階段:
(1)第一階段(1996—2001年):該階段關(guān)鍵詞呈現(xiàn)較少,為研究的初始階段。在1996年已有研究對(duì)城市熱島效應(yīng)與高層建筑之間的關(guān)系進(jìn)行了初步探討,吉林省氣象局以長(zhǎng)春市為例,提出合理規(guī)劃建筑,為城市留出風(fēng)口,并且擴(kuò)大城市綠化面積有利于城市氣候問(wèn)題的緩解[47]。
(2)第二階段(2002—2013年):該階段為緩慢發(fā)展階段,此時(shí)發(fā)文數(shù)量呈上升趨勢(shì),是城市通風(fēng)研究的探索時(shí)期,關(guān)鍵詞數(shù)量與前一階段相比有明顯的增加,出現(xiàn)“數(shù)值模擬”“遙感”“城市規(guī)劃”“風(fēng)景園林”“風(fēng)環(huán)境”“熱環(huán)境”“城市氣候”“城市通風(fēng)”等關(guān)鍵詞。自2002年起出現(xiàn)通過(guò)數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)城市氣候現(xiàn)狀及影響機(jī)理進(jìn)行分析的研究,2010年之前數(shù)值模擬研究以城市大氣數(shù)值模式下大尺度氣候背景分析為主[48-49],2010年之后出現(xiàn)耦合數(shù)值模式的研究,如小尺度城市建筑物與街谷大氣數(shù)值模式與Fluent耦合的研究[50],WRF-UCM耦合模式[51]等。其中城市規(guī)劃、建筑學(xué)、風(fēng)景園林為參與該領(lǐng)域研究的主要學(xué)科。
(3)第三階段(2014—2016年):該階段為快速發(fā)展期,關(guān)鍵詞分布相對(duì)更加密集,出現(xiàn)“大氣循環(huán)”“城市道路”“土地利用”“景觀生態(tài)”“空間形態(tài)”“CFD”“WRF”“多尺度”等關(guān)鍵詞。該階段出現(xiàn)以CFD技術(shù)為主要研究方法的中微尺度風(fēng)場(chǎng)研究,對(duì)近地面風(fēng)環(huán)境展開(kāi)模擬及評(píng)估分析[52-53]。之后研究從多尺度、多方法耦合進(jìn)行了相關(guān)探索。從關(guān)鍵詞上看,該階段的研究?jī)?nèi)容較逐漸細(xì)化,從上階段上的“城市設(shè)計(jì)”、“城市通風(fēng)”轉(zhuǎn)向這一階段的“城市道路”“土地利用”“景觀生態(tài)”“空間形態(tài)”等,表明該階段通風(fēng)廊道緩解熱島的研究特點(diǎn)逐步向定量、多指標(biāo)、多維度進(jìn)行轉(zhuǎn)變。
(4)第四階段(2017年至今):發(fā)文數(shù)量與快速發(fā)展期相比相對(duì)偏少,關(guān)鍵詞以“城市森林”“地理設(shè)計(jì)”“氣候類型”“濱海城市”“寒地城市”“氣象模擬”“定量分析”等為主,表明目前對(duì)于通風(fēng)廊道調(diào)節(jié)城市氣候的研究著重從不同氣候類型城市進(jìn)行研究,更加因地制宜,“定量分析”研究的增加為往后城市具體優(yōu)化提供了參考依據(jù),“生態(tài)城市”“健康城市”等關(guān)鍵詞表明在未來(lái)城市建設(shè)中,可持續(xù)性發(fā)展是城市規(guī)劃建設(shè)的重要考量因素。
圖6為設(shè)置γ值為0.4時(shí)生成的關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜,圖中每節(jié)短線代表一個(gè)年度,黑色部分表示關(guān)鍵詞在當(dāng)年突現(xiàn)。其中,“熱負(fù)荷”“城市設(shè)計(jì)”“地表溫度”“城市熱島”是近年的熱門關(guān)鍵詞,在未來(lái)通風(fēng)廊道緩解城市熱島的研究中會(huì)出現(xiàn)較多。結(jié)合圖5、圖6將未來(lái)我國(guó)通風(fēng)廊道緩解城市熱島研究領(lǐng)域的趨勢(shì)梳理為4個(gè)方面:
(1)城市氣候問(wèn)題加劇下城市應(yīng)對(duì)策略:隨著城市化進(jìn)程加劇,城市氣候逐漸惡化,城市熱島加劇、空氣污染加強(qiáng)。對(duì)城市氣候進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)與分析,對(duì)城市氣候與城市化的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行定量研究,并基于城市尺度下通風(fēng)廊道的研究有利于應(yīng)對(duì)不斷惡化的城市氣候提出科學(xué)的應(yīng)對(duì)策略,進(jìn)行合理的城市規(guī)劃建設(shè)。
(2)基于不同氣候背景的城市多尺度研究:對(duì)于我國(guó)城市通風(fēng)廊道的研究上,不同的研究區(qū)域有著不同的地理背景、氣候背景等,面向復(fù)雜的城市建成環(huán)境,需要結(jié)合多種研究方法進(jìn)行研究,不同的研究尺度也對(duì)應(yīng)著不同的影響機(jī)制,對(duì)不同區(qū)域、同一區(qū)域的多尺度研究有助于對(duì)不同城市基礎(chǔ)背景、不同尺度下的城市規(guī)劃決策制定。
(3)基于人體舒適度的城市微氣候研究:隨著未來(lái)“生態(tài)城市”“低碳城市”等城市可持續(xù)性發(fā)展建設(shè),人體健康作為城市人居環(huán)境建設(shè)中的重要考量部分,提升人體舒適度是研究中的重要意義之一。目前在通風(fēng)緩解城市熱島領(lǐng)域的研究中對(duì)城市近地面層的風(fēng)熱環(huán)境的模擬分析的研究較多,基于人體舒適度下風(fēng)熱環(huán)境的相關(guān)定量分析將是未來(lái)研究中的熱島。
(4)城市空間形態(tài)與氣候之間的定量分析:為積極應(yīng)對(duì)城市氣候變化帶來(lái)的挑戰(zhàn),研究不同城市空間形態(tài)下的氣候響應(yīng)對(duì)于未來(lái)城市形態(tài)設(shè)計(jì)與管控具有重要意義。目前研究集中于各尺度區(qū)域的氣候模擬與參數(shù)分析以及對(duì)不同性質(zhì)的空間與形態(tài)變化進(jìn)行模擬與評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)城市多尺度下形態(tài)參數(shù)與風(fēng)熱環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行定量分析,可以為城市形態(tài)規(guī)劃以及相關(guān)區(qū)域設(shè)計(jì)提供策略。
5 結(jié)論與展望
5.1 結(jié)論
本文通過(guò)對(duì)以往城市熱島和通風(fēng)廊道相關(guān)研究的總結(jié)與回顧。城市通風(fēng)廊道是利用自然通風(fēng)道或人工建立的綠地、水體、城市道路等,引導(dǎo)城市空氣流通,促進(jìn)城市內(nèi)部局地環(huán)流,提高空氣循環(huán)的效率,將中心城區(qū)與外圍連接起來(lái),把郊區(qū)新鮮冷空氣引入城市內(nèi)部,降低城市中空氣污染物與熱量積聚情況,改善城市內(nèi)部風(fēng)熱環(huán)境,緩解城市熱島效應(yīng)的一種有效方式[54]。同時(shí)通過(guò)從知網(wǎng)、維普、萬(wàn)方收集368篇樣本文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析,得出結(jié)論:
(1)現(xiàn)階段領(lǐng)域內(nèi)缺乏持續(xù)深入研究,相關(guān)研究還尚未形成穩(wěn)定成熟的研究網(wǎng)絡(luò)。從作者共線圖譜中可以看出,在領(lǐng)域內(nèi)科研力量較為分散,集中化程度低。
(2)通過(guò)關(guān)鍵詞共線圖譜及高頻詞分析得出,目前研究熱點(diǎn)主要集中在3個(gè)方面。第一個(gè)是運(yùn)用數(shù)值模擬法對(duì)風(fēng)道進(jìn)行模擬與識(shí)別,通過(guò)模擬進(jìn)行量化分析。第二個(gè)是基于風(fēng)景園林視角下的通風(fēng)廊道構(gòu)建與氣候問(wèn)題緩解,在多尺度下對(duì)風(fēng)景園林各要素與氣候效應(yīng)之間的量化關(guān)系展開(kāi)研究。第三個(gè)是城市形態(tài)的定量研究,對(duì)形態(tài)參數(shù)與風(fēng)熱環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行提取,并對(duì)其之間的關(guān)系進(jìn)行定量分析。
(3)未來(lái)研究熱點(diǎn)會(huì)聚焦在針對(duì)城市氣候問(wèn)題加劇情況下城市規(guī)劃建設(shè)策略,對(duì)不同氣候背景的研究對(duì)象進(jìn)行多尺度研究,基于人體舒適度提升的城市微氣候研究及城市空間形態(tài)與氣候之間的定量關(guān)系4個(gè)方面。
5.2 展望
針對(duì)目前我國(guó)通風(fēng)廊道緩解城市熱島領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀提出幾點(diǎn)建議:
(1)加強(qiáng)跨領(lǐng)域、跨機(jī)構(gòu)之間合作。通風(fēng)廊道緩解城市氣候研究涉及到多個(gè)學(xué)科的知識(shí),跨學(xué)科合作有利于豐富研究方法的同時(shí),高效制定出更合理、科學(xué)的應(yīng)對(duì)策略。
(2)進(jìn)一步對(duì)各尺度下城市形態(tài)對(duì)氣候調(diào)節(jié)的作用進(jìn)行定量分析。不同尺度下的空間形態(tài)與氣候之間的關(guān)聯(lián)性具有尺度敏感性,目前大多針對(duì)中微尺度進(jìn)行空間形態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制定量分析,對(duì)于大尺度下的形態(tài)與氣候之間的關(guān)聯(lián)性研究較少,未來(lái)需要對(duì)城市尺度下的相關(guān)研究進(jìn)行探索為宏觀尺度下城市規(guī)劃提供依據(jù)。
(3)缺少對(duì)于城市通風(fēng)廊道識(shí)別及構(gòu)建規(guī)范的制定。目前在城市通風(fēng)廊道的識(shí)別與規(guī)劃上大多是采用CFD技術(shù)的可視化提取,以及GIS技術(shù)下多參數(shù)疊加分析提取,無(wú)論是對(duì)可視化提取還是參數(shù)的選取上都缺少標(biāo)準(zhǔn)化的相關(guān)制定規(guī)范。
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