随着全球气候变暖加剧，加拿大正以两倍于全球平均速度升温，城市化进程的加快进一步改变了地表覆盖特征，加剧了城市热岛效应等环境问题。城市热岛效应是指城市区域因建筑表面吸热率高而比周边郊区更热的现象，导致居民面临更严重的热应激风险。在此背景下，研究城市环境中的热舒适性变得尤为重要。平均辐射温度作为衡量人体所受周围环境所有辐射能综合影响的指标，被认为是评估热应激的关键参数，其空间分布差异显著，对城市微气候和人体舒适度具有重要影响。本文旨在通过结合气候变迁与城市发展情景，分析至2050年弗雷德里克顿地区平均辐射温度的未来变化趋势。

图1. 研究区域 (新不伦瑞克省弗雷德里克顿) 的土地覆盖图，考虑了城市发展情景，并在研究区域的西部和东部添加了人工建筑物。

• 研究内容

本研究以加拿大新不伦瑞克省弗雷德里克顿市为研究区，采用多尺度环境预测平台中的SOLWEIG模型，计算当前及2050年两种情景下的平均辐射温度。研究首先基于GeoNB提供的激光雷达点云数据生成数字地表模型、植被冠层模型及土地覆盖分类图，并通过支持向量机方法对高分辨率正射影像进行分类，确保土地覆盖数据的准确性。同时，研究还生成了天空视域因子、建筑墙面高度与方向等关键参数，为辐射计算提供几何基础。针对2050年情景，研究通过历史建筑建设趋势分析预测了新增建筑数量，并在城市东西部区域人工添加了2000栋住宅建筑，同时更新了数字地表模型和土地覆盖图以反映未来城市形态变化。

图2. 与当前相比MRT值的变化。(a) 研究区域，(b) 包含人工建筑物的土地覆盖图、(c) 当前MRT值、以及 (d) 预测的MRT值。

气候变化数据方面，研究采用IPCC第三次评估报告中的HadCM3 A2实验集合数据，基于高排放路径RCP 8.5情景，使用CCWorldWeatherGen工具生成2050年气象数据。结果显示，2050年7月平均气温将升至22.6℃，最高气温达35.5℃，较2022年显著上升。SOLWEIG模型通过计算人体周围六个方向的短波与长波辐射通量，基于斯蒂芬-玻尔兹曼定律综合考虑表面温度、发射率及几何配置对辐射交换的影响，最终得出平均辐射温度的空间分布。

研究结果表明，到2050年，研究区平均辐射温度将普遍上升约3℃，建筑墙面周边及铺装区域尤为明显，这些热点区域的长波辐射效应显著。值得注意的是，2050年7月某些时段的平均辐射温度将超过47.6℃，这一阈值与80岁以上人群热相关死亡率上升相关联，其中7月1日更出现超过55.5℃的极端值，对应老年人群死亡率增加5%-10%。通过设计从郊区到市中心的考察路径，研究清晰揭示了城市热岛效应的存在，市中心区域平均辐射温度明显高于郊区绿地。

• 研究总结

本研究通过整合未来城市发展与气候变化情景，深入分析了弗雷德里克顿市平均辐射温度的时空变化规律。研究发现，城市扩展与气候变暖共同作用将导致平均辐射温度显著升高，建筑密集区域的热应激风险尤为突出。这一成果强调了在城市规划中考虑平均辐射温度的重要性，为制定针对性的热缓解策略提供了科学依据。研究采用的3D GIS方法与SOLWEIG模型相结合的技术路径，为城市微气候研究提供了可借鉴的方法框架。未来研究可进一步优化模型参数，纳入更多影响热舒适的因素，以提升城市气候适应策略的精准性与有效性。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2624-795X/6/1/10

• GeoHazards 期刊介绍

主编：Prof. Dr. Zhong Lu, Southern Methodist University, USA; Prof. Dr. Tiago Miguel Ferreira, University of Lisbon, Portugal

期刊发表范围涵地球物理/地质灾害、气候及气候变化相关灾害、气象灾害、水文灾害、块体运动灾害以及人为和技术灾害等研究领域。自2020年创刊以来，被ESCI、Scopus、GeoRef等多个权威数据库收录。

2024 Impact Factor：1.6

2024 CiteScore：2.2

Time to First Decision：20.1 Days

Acceptance to Publication：4 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/geohazards