城市中心热环境特征解析及设计

基于实测及气象资料数据分析，探究南京新街口中心区热环境在中观层面的时空典型特征。本节重点在于解析南京新街口中心区整体热环境空间分布特征。

1）时间特征

城市热环境受风速、太阳辐射、大气污染等多种因素综合动态影响，变得十分复杂，但受地球自转与公转的影响，在复杂的动态变化中，温度仍旧存在昼夜、季节等时间上的变化规律。

三次实测数据显示，白天中心区内平均地表温度高于1.5m处平均空气温度，平均空气温度曲线较平缓，变化明显小于平均地表温度，二者温差最大值出现在下午两点，而早晚时温差最小。城市硬质下垫面受太阳辐射影响，正午时温度升高明显，而早晚降温明显（见图3-16）。

图3-16　2014年3月22日中心区地表温度与空气温度变化及空气温度城郊对比

＊资料来源：作者自绘

三次实测显示中心区白天热岛强度（Tu-r）同样存在着一些差异（图3-17），3月22日白天城乡温差呈现下降趋势，其最大值出现在早上9点（3.2℃），最小值出现在下午5点（1℃）。9月25日白天呈现上午时温差下降，中午时出现升高后又逐渐下降，最大值为中午12点，最小值为下午5点。6月29日温差波动更加明显，其最小值出现在中午12点（-3.8℃），说明此时郊区空气温度要高于中心区空气温度。影响热岛强度变化的因素主要有四点：太阳辐射变化；下垫面材质热特征；人为因素；空气质量。这些因素加上多变的风环境综合作用导致热岛强度的变化十分复杂。

图3-17　三次实测白天热岛强度变化

＊资料来源：作者自绘

三次实测显示中心区平均空气温度呈现季节差异（图3-18），9月25日平均空气温度最高，3月22日平均空气温度最低。3月22日中心区白天空气温度变化较大，上午气温上升明显，下午气温略微下降；6月29日中心区白天空气温度变化较小，整个白天气温变化在3℃内；9月25日中心区空气温度在上午呈现上升趋势，12点后呈现下降趋势。

三次实测中心区空气相对湿度同样呈现季节差异（图3-18），同时相对湿度同空气温度呈现一定负相关性。6月29日和9月25日的中心区空气相对湿度都大于50%，3月22日相对湿度低于30%。3月22日白天相对湿度呈现逐时下降趋势；6月29日白天相对湿度在中午12点出现些许上升；9月25日相对湿度在上午时下降，中午基本持平，在下午3点时又出现上升。

图3-18　三次实测白天平均空气温度变化和相对湿度变化

＊资料来源：作者自绘

2）空间特征

——热环境整体分布

运用GIS数据平台的空间分析方法，将中心区内各个测点三次实测的白天平均空气温度、平均地表温度和平均空气相对湿度进行等值线特征呈现（图3-19～图3-21），颜色越深表示温度或湿度越高，颜色越浅温度或湿度越低，由此可以判断出三次实测中空气温度、地表温度和相对湿度的空间分布差异——冷点和热点。

图3-19　3月22日实测数据等值线特征图

＊资料来源：作者自绘

图3-20　6月29日实测数据等值线特征图

＊资料来源：作者自绘

图3-21　9月25日实测数据等值线特征图

＊资料来源：作者自绘

三次实测热环境空间分布呈现多变特征，并没有得到一致的热环境平均分布态势，这说明在6km2范围内，由于下垫面多变特征，热环境规律并不明显，但我们仍可验证几点热环境特征：地表温度变化差异大于空气温度变化，相对湿度和空气温度呈现一定负相关性。实测点位不能涵盖整体中心区热环境分布特征，只是具体点位的特征表现。根据上一章节分析，在静稳气候条件下，空间形态对热环境有着显著影响，这些影响通过太阳辐射环境、风环境综合影响热环境。基于实测数据校核运用ENVI-met软件模拟6km2区域热环境，模拟将整个中心区划分为10个区域，通过在10次相同参数条件下进行模拟，进一步对80个街区单元内热环境数据的平均值进行比较分析（图3-22，图3-23），结果完整显示南京市新街口中心区连续分布的热环境特征（图3-24），图2-25，图2-26为新街口小四环地区地表温度和空气温度具体分布，可以看出温度的空间分布变化非常复杂。模拟结果显示平均空气温度差异较小，平均辐射温度受日照影响明显，呈现复杂的空间变化。

图3-22　80个街区夏季中午平均地表温度

＊资料来源：作者自绘

图3-23　80个街区夏季中午平均空气温度(www.xing528.com)

＊资料来源：作者自绘

图3-24　ENVI-met模拟6月29日下午2点新街口中心区热环境拼合

＊资料来源：作者自绘

图3-25　ENVI-met模拟6月29日下午2点新街口小四环区域地表温度分布图

＊资料来源：作者自绘

图3-26　ENVI-met模拟6月29日下午2点新街口小四环区域空气温度分布图

＊资料来源：作者自绘

——热环境剖面分析

为了进一步剖析新街口中心区热环境空间分布差异，以新街口孙中山塑像为原点，在中心区内作三个剖面，提取剖线两侧所在街区点位的模拟温度平均数值，分析南京新街口中心区热环境空间分布差异和方向特征（图3-27）。

中山路-中山南路这条南北主干道贯穿中心区南北，从北至南为鼓楼、珠江路、新街口、张府园等商业商务密集簇群，其中鼓楼和新街口是本中心区界定的硬核区域。从图3-27中可以看出，鼓楼和新街口平均地表温度略高于其他区域，成为“波峰”，珠江路与新街口之间存在相对平均地表温度，为“波谷”。

汉中路-中山东路是贯穿新街口东西向主干道，从西至东依次为新街口和大行宫硬核。如图3-27所示，新街口和大行宫平均地表温度高于其他区域，其中大行宫区域的45街区平均地表温度达到34℃，成为“波峰”。

四牌楼-王府大街从东北至西南方向剖切中心区，新街口东北方向区域以密集多层居住区为主，西南方向混合了居住、公共服务设施等功能。如图3-27所示，四牌楼至新街口区段平均地表温度波动较小，至新街口硬核后呈现上升趋势。

图3-27　新街口中心区模拟地表温度空间差异特征

＊深色为中心区硬核所在街区＊资料来源：作者自绘

由于中心区南北跨度较大，南北向剖线经过区域的波动更为显著，也就是说平均地表温度差异更为复杂多变。四牌楼至新街口区段的波动最小，该区域为肌理相对完整的居住组团形态，平均高度、密度和天空可视度等指标波动较小。

——局部热环境

（1）高温较高区域

主要分布在大行宫江宁织造博物馆南侧广场、鼓楼广场、新街口西南、太平南路等处。它们都为硬质铺地，交通量大或为施工现场，缺少建筑或绿化遮挡阳光直射，导致存热和产热都很大（表3-3，图3-28）。

图3-28　低温区域测点和高温区域测点实测数据

＊资料来源：作者自绘

表3-3　新街口地表高温区域下垫面特征

＊资料来源：作者整理

（2）低温较低区域

主要分布在珠江路以南、北京东路以南、白下路以北等处，这些区域多为居住小区或学校，绿化率明显高于其他区域，绿化或高层建筑遮挡白天阳光直射是温度低于其他区域的主要原因（表3-4，图3-28）。

表3-4　新街口地表低温区域下垫面特征

＊资料来源：作者整理