環(huán)境物理學(xué)視角下的城市熱舒適度研究目錄環(huán)境物理學(xué)視角下的城市熱舒適度研究（1）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4一、內(nèi)容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4二、環(huán)境物理學(xué)基礎(chǔ)理論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4環(huán)境物理學(xué)的概念及研究內(nèi)容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6熱舒適度的物理定義與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9城市氣候與城市熱環(huán)境．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10三、城市熱舒適度研究現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進(jìn)展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16現(xiàn)有研究成果與不足．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20研究空白及待解決問題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22四、環(huán)境物理學(xué)視角下的城市熱島效應(yīng)分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25城市熱島效應(yīng)的形成機(jī)制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26環(huán)境物理學(xué)因素對城市熱島效應(yīng)的影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28熱島效應(yīng)的緩解與改善措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32五、城市熱舒適度評價(jià)與模型構(gòu)建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34熱舒適度評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37城市熱舒適度評價(jià)模型建立與應(yīng)用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43模型的驗(yàn)證與優(yōu)化策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47六、環(huán)境物理學(xué)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用實(shí)踐．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49基于環(huán)境物理學(xué)的城市規(guī)劃原則與方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50城市綠化與熱舒適度改善的實(shí)踐案例．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53可持續(xù)城市規(guī)劃與熱環(huán)境管理策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54七、案例分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60城市熱舒適度現(xiàn)狀分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60影響因素分析與熱舒適度改善措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63八、結(jié)論與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64研究結(jié)論總結(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65研究創(chuàng)新點(diǎn)與不足之處．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67未來研究方向與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．69環(huán)境物理學(xué)視角下的城市熱舒適度研究（2）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73內(nèi)容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．731.1研究背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．741.2熱舒適度的概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．761.3環(huán)境物理學(xué)在熱舒適度研究中的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．79城市熱環(huán)境特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．822.1城市熱島效應(yīng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．832.2城市建筑物的熱特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．842.3城市綠化對熱環(huán)境的影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．87城市熱舒適度的影響因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．883.1外部氣候因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．913.2城市微氣候．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．953.3建筑物設(shè)計(jì)因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．973.4人體因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．100環(huán)境物理學(xué)方法在城市熱舒適度研究中的應(yīng)用．．．．．．．．．．．．．．1024.1熱量平衡模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1064.2人體熱舒適度模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1074.3熱環(huán)境模擬與優(yōu)化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．109城市熱舒適度的改善措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1105.1城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1115.2建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1155.3綠化措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1175.4交通系統(tǒng)優(yōu)化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．118研究案例與成果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1206.1國內(nèi)案例研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1256.2國外案例研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1276.3成果總結(jié)與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．129環(huán)境物理學(xué)視角下的城市熱舒適度研究（1）一、內(nèi)容概述環(huán)境物理學(xué)視角下的城市熱舒適度研究，旨在通過科學(xué)的方法和技術(shù)手段，深入探討城市環(huán)境中的溫度、濕度、風(fēng)速等氣象因素對居民熱舒適度的影響及其相互作用。本研究將采用問卷調(diào)查、實(shí)地觀測和數(shù)據(jù)分析等多種方法，收集不同城市、不同時(shí)間段的居民熱舒適度數(shù)據(jù)，并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，以揭示城市熱舒適度的規(guī)律性和影響因素。在研究過程中，我們將重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：一是城市氣候特征與居民熱舒適度的關(guān)系，包括溫度、濕度、風(fēng)速等氣象要素對居民熱舒適度的影響；二是城市建筑布局、綠化覆蓋率等因素對居民熱舒適度的影響；三是居民個(gè)體差異對熱舒適度的影響，如年齡、性別、健康狀況等；四是城市熱島效應(yīng)對居民熱舒適度的影響。通過對以上方面的深入研究，我們期望能夠?yàn)槌鞘幸?guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、公共政策制定等提供科學(xué)依據(jù)，提高城市居民的生活質(zhì)量和幸福感。同時(shí)本研究也將為環(huán)境物理學(xué)領(lǐng)域提供新的研究方向和方法，推動相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。二、環(huán)境物理學(xué)基礎(chǔ)理論環(huán)境物理學(xué)是研究環(huán)境與人類活動之間相互關(guān)系的科學(xué)，其中城市熱舒適度是環(huán)境物理學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。為了理解城市熱舒適度，我們需要掌握一些環(huán)境物理學(xué)的基本理論。以下是幾個(gè)關(guān)鍵的概念和原理：熱輻射：熱輻射是物體由于具有溫度而產(chǎn)生的一種能量傳遞方式。物體的溫度越高，輻射出的熱量就越多。在城市環(huán)境中，建筑物、道路、車輛等表面會吸收和輻射大量的熱量，對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。對流：對流是指熱量通過空氣流動在空間中的傳遞過程。在城市中，由于建筑物的高度差異、交通流動và風(fēng)速變化，熱量在垂直和水平方向上的對流較為復(fù)雜。對流對城市熱舒適度有很大的影響，因?yàn)樗梢愿淖兛諝獾臏囟群蜐穸确植?。熱傳?dǎo)：熱傳導(dǎo)是指熱量通過固體介質(zhì)的傳遞過程。在城市中，建筑物之間的熱量傳導(dǎo)也會影響城市熱舒適度，例如通過墻體、屋頂和地板等結(jié)構(gòu)。通風(fēng)：通風(fēng)是指空氣在空間中的流動，有助于熱量的散發(fā)和交換。良好的通風(fēng)可以降低室內(nèi)溫度，提高熱舒適度。在城市規(guī)劃中，考慮合理的建筑布局和通風(fēng)設(shè)計(jì)非常重要。雨水循環(huán)：雨水循環(huán)是地球表面水分循環(huán)的一部分。在城市中，雨水可以吸收和儲存熱量，然后通過蒸發(fā)和降水過程影響城市的熱環(huán)境。因此雨水循環(huán)對城市熱舒適度也有很大影響。微氣候：微氣候是指在局部區(qū)域內(nèi)（如建筑物的陰影區(qū)、街道峽谷等）的氣候條件。微氣候與城市熱舒適度密切相關(guān)，因?yàn)樗鼈兛梢蕴峁┎煌臒岘h(huán)境和濕度條件。為了更準(zhǔn)確地研究城市熱舒適度，我們需要利用環(huán)境物理學(xué)的基本理論，結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬方法，分析不同因素對熱舒適度的影響。以下是一個(gè)簡要的表格，總結(jié)了這些因素之間的關(guān)系：因素對熱舒適度的影響海拔海拔越高，氣溫越低，熱舒適度越好建筑物高度建筑物高度會影響風(fēng)的流動和熱輻射，從而影響熱舒適度建筑物布局合理的建筑布局可以提高通風(fēng)效果，提高熱舒適度交通流量交通流量會導(dǎo)致熱量積聚，降低熱舒適度雨水循環(huán)雨水循環(huán)可以調(diào)節(jié)城市溫度，提高熱舒適度地形地形可以影響風(fēng)速和風(fēng)向，從而影響熱舒適度通過研究這些環(huán)境物理學(xué)基礎(chǔ)理論，我們可以更好地理解城市熱舒適度的形成機(jī)制，為城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，以創(chuàng)造更加宜居和舒適的城市環(huán)境。1.環(huán)境物理學(xué)的概念及研究內(nèi)容環(huán)境物理學(xué)（EnvironmentalPhysics）是研究環(huán)境因子（包括自然環(huán)境和人工環(huán)境）的物理特性、變化規(guī)律及其對人體生理、心理、行為以及人類活動影響的科學(xué)。它主要關(guān)注環(huán)境中的熱量、空氣質(zhì)量、光照、聲學(xué)等物理量，并探討這些因素如何共同作用，影響人類的舒適度、健康和生產(chǎn)力。環(huán)境物理學(xué)的研究內(nèi)容廣泛，主要包括以下幾個(gè)方面：（1）環(huán)境物理學(xué)的定義環(huán)境物理學(xué)可以定義為：研究人類生活環(huán)境中的物理因子（如溫度、濕度、輻射、風(fēng)速、空氣質(zhì)量、聲學(xué)特性等）的測量、分析、控制和優(yōu)化的科學(xué)。它旨在通過理解和調(diào)控這些物理因子，創(chuàng)造更加健康、舒適和高效的生活和工作環(huán)境。（2）環(huán)境物理學(xué)的研究內(nèi)容環(huán)境物理學(xué)的研究內(nèi)容涵蓋了多個(gè)方面，主要包括：2.1熱環(huán)境研究熱環(huán)境是環(huán)境物理學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，主要關(guān)注溫度、濕度、輻射和風(fēng)速等因素對人體熱舒適度的影響。其研究內(nèi)容包括：室內(nèi)外熱環(huán)境參數(shù)的測量與模擬：包括環(huán)境溫度、相對濕度、空氣速度、輻射溫度、平均輻射溫度（MR）等的測量techniques和simulationmodels。熱舒適度評估：基于ASHRAE55、PMV和PredictedMeanVote(PMV)模型等方法，評估不同熱環(huán)境下人體的熱舒適度。熱舒適度調(diào)節(jié)技術(shù)：研究利用通風(fēng)、空調(diào)、遮陽、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)等手段，調(diào)節(jié)熱環(huán)境，提高熱舒適度。公式：PMV其中：PMV表示預(yù)測平均投票值MRT表示平均輻射溫度（°C）Ta?表示相對濕度（%）λ表示服裝熱阻（clo）expression表示其他影響因素的表達(dá)式2.2空氣質(zhì)量問題研究空氣質(zhì)量是影響人類健康和舒適度的重要因素，包括污染物濃度、顆粒物、氣體污染物等。研究內(nèi)容包括：污染物監(jiān)測與來源分析：利用監(jiān)測設(shè)備對不同環(huán)境中的污染物濃度進(jìn)行監(jiān)測，并分析其來源。污染物擴(kuò)散模型：建立污染物擴(kuò)散模型，預(yù)測污染物在不同環(huán)境中的擴(kuò)散規(guī)律。2.3光環(huán)境研究光環(huán)境主要研究光照對人體生理、心理和行為的影響，包括自然光和人工光。研究內(nèi)容包括：光照強(qiáng)度與色溫的測量與控制：測量和控制不同環(huán)境中的光照強(qiáng)度和色溫。視覺舒適度評估：研究不同光照環(huán)境下的視覺舒適度，包括眩光、光污染等問題。2.4聲環(huán)境研究聲環(huán)境主要研究噪聲對人體的影響，包括噪聲水平、噪聲類型等。研究內(nèi)容包括：噪聲測量與評價(jià)：測量和評價(jià)不同環(huán)境中的噪聲水平，包括穩(wěn)態(tài)噪聲和瞬態(tài)噪聲。噪聲控制技術(shù)：研究利用吸音材料、隔音結(jié)構(gòu)等手段，控制噪聲污染。（3）環(huán)境物理學(xué)的意義環(huán)境物理學(xué)的研究對于改善人居環(huán)境、提高人類生活質(zhì)量具有重要意義。通過對環(huán)境物理因子的深入研究，可以：優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)：通過對熱環(huán)境、光環(huán)境和聲環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì)，創(chuàng)造更加舒適、健康的室內(nèi)環(huán)境。預(yù)防職業(yè)病：通過控制工作環(huán)境中的物理因子，預(yù)防職業(yè)病的發(fā)生。提高生產(chǎn)力：通過創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，提高人們的舒適度和工作效率。環(huán)境物理學(xué)的研究為創(chuàng)造更加健康、舒適和高效的生活和工作環(huán)境提供了重要的理論和技術(shù)支持。2.熱舒適度的物理定義與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在環(huán)境物理學(xué)視角下，熱舒適度是指人們對于周圍環(huán)境溫度、濕度、氣流、輻射等多個(gè)氣象因素綜合響應(yīng)的一種主觀感覺。它通常被定義為人體達(dá)到或接近一個(gè)適合和傾向于保持生理平衡和高效清醒狀態(tài)的環(huán)境質(zhì)量。熱舒適度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要依賴于人體低生物反饋系統(tǒng)，包括出汗和局部溫度調(diào)節(jié)反應(yīng)，以及人體與室內(nèi)外部環(huán)境間的熱交換規(guī)律。經(jīng)典的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一由國際著名實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家A.StefanRossi提出的”PMV-PPD”模型(預(yù)測平均投票與個(gè)人熱舒適分布)已被廣泛應(yīng)用于全球范圍的室內(nèi)環(huán)境評價(jià)中。指標(biāo)描述單位PMV(預(yù)測平均投票)根據(jù)人體生物反饋估算的熱舒適度指標(biāo)?CPPD(熱同理分布)個(gè)體對熱舒適的主觀反應(yīng)分布滿分5分(1-不舒適,2-稍不舒適,3-舒適,4-稍舒適,5-非常舒適)PMV計(jì)算需要以下參數(shù)：空氣溫度(Ta)：人體所處空間的溫度?？諝鉂穸?Wa)：空氣中的水蒸氣分壓力。人體代謝率(Ma)：身體活動水平產(chǎn)生的熱量。服裝隔熱系數(shù)(Cclo)：所穿的服裝阻擋熱量傳遞的能力。氣流動加強(qiáng)系數(shù)(All)：空氣流動對熱量散發(fā)的影響因子。影響熱舒適度的因素還包括太陽輻射強(qiáng)度、人活動的熱代謝量、內(nèi)生熱需求、個(gè)體特征等，因此上述模型的計(jì)算雖然精確，但在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮到更復(fù)雜的個(gè)人差異和社會文化因素。綜合考慮這些影響因素，熱舒適度評價(jià)的關(guān)鍵在于找到一個(gè)平衡點(diǎn)。理論上，根據(jù)Fanger的研究，人體在大氣壓力1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，活動水平在中等程度，服裝熱阻在ISO指標(biāo)要求范圍時(shí)所獲得的熱舒適度，即PMV指標(biāo)，是一個(gè)理想的熱平衡點(diǎn)。但不同個(gè)體和文化背景下的熱舒適度評價(jià)值會存在差異，因此實(shí)際應(yīng)用中可能需對模型參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以符合特定群體習(xí)慣。通過持續(xù)監(jiān)測環(huán)境參數(shù)并進(jìn)行熱舒適度評估，城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)者可以更好地為居住及工作環(huán)境中的人群提供適宜的熱環(huán)境。這對于促進(jìn)高效的工作效率、提升居住者的健康度和滿意度具有重要意義。深入研究并運(yùn)用評分標(biāo)準(zhǔn)與評價(jià)模型，有助于提升整個(gè)城市的熱舒適水平，形成更加人性化、可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境。3.城市氣候與城市熱環(huán)境城市氣候是區(qū)域氣候在城市化過程中發(fā)生改變并形成的特殊的局地氣候現(xiàn)象，它直接關(guān)系到城市熱環(huán)境的質(zhì)量，進(jìn)而影響城市居民的熱舒適度。城市熱環(huán)境的獨(dú)特性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）城市熱島效應(yīng)城市熱島效應(yīng)（UrbanHeatIsland,UHI）是城市環(huán)境中最顯著的熱特征之一。研究表明，城市區(qū)域的溫度通常比周邊的郊區(qū)或鄉(xiāng)村區(qū)域高得多。這種溫度差異的形成主要?dú)w因于以下幾個(gè)因素：熱量排放增加：交通工具、工業(yè)生產(chǎn)、建筑供暖/制冷等人類活動產(chǎn)生的熱量向大氣中排放，增加了城市區(qū)域的總熱量。ΔT其數(shù)值范圍通常在0.5℃至5℃之間，甚至在特定條件下會更高。?【表】：典型城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度示例城市熱島強(qiáng)度(ΔT)(℃)主要成因北京2.0-4.5建筑密集、人類活動排放強(qiáng)、綠地少上海1.5-3.0工業(yè)集中、交通密集、水體比例較高但受熱力影響憑祥（中國-越南邊境）0-1.0綠地比例高、低密度開發(fā)（2）城市通風(fēng)與污染物擴(kuò)散城市通風(fēng)狀況直接影響城市熱環(huán)境的調(diào)節(jié)能力，良好的通風(fēng)可以帶走城市表面的熱量，稀釋近地面的污染物濃度，從而提升熱舒適度。城市通風(fēng)效果通常與以下幾個(gè)因素相關(guān)：城市形態(tài)（UrbanMorphology）：高樓建筑的布局、高度和密度（即建筑肌理）決定了街道峽谷的幾何結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響空氣流通。例如，緊湊的高樓布局可能形成“城市峽谷”，在白天遮蔽陽光，但在夜間阻礙熱量散失，加劇熱島效應(yīng)；而開放式的布局則有利于形成穿堂風(fēng)。綠地和水體：公園、廣場等綠地以及城市水體具有一定的調(diào)節(jié)作用，通過蒸騰作用（Evapotranspiration）吸收熱量。通常用風(fēng)廊道（WindCorridors）理論來評估城市通風(fēng)潛力。風(fēng)廊道是指城市中相對開放、氣流能夠自由流通的通道，它們對于緩解熱島效應(yīng)和改善空氣質(zhì)量至關(guān)重要。（3）輻射環(huán)境變化城市環(huán)境的改變顯著改變了城市地區(qū)的太陽輻射接收情況：日照時(shí)間與強(qiáng)度：高樓建筑可能遮擋低層區(qū)域的日照，改變局地的太陽輻射強(qiáng)度和日照持續(xù)時(shí)間。（4）溫度空間分布特征在城市熱環(huán)境中，溫度并非均勻分布。其空間分布特征通常表現(xiàn)為：垂直方向：從地面到高空，溫度梯度隨高度增加而減小，但城市熱島效應(yīng)的存在可能導(dǎo)致地面層溫度差異尤為顯著。水平方向：市中心、建筑密集區(qū)通常溫度較高；公園、水體附近溫度相對較低；下風(fēng)向區(qū)域可能積累更多污染物和熱量。理解城市氣候與城市熱環(huán)境的上述特征，是進(jìn)行環(huán)境物理學(xué)視角下的城市熱舒適度研究的基礎(chǔ)。后續(xù)章節(jié)將結(jié)合具體案例和生理心理學(xué)模型，進(jìn)一步探討城市熱環(huán)境如何影響居民的熱舒適度及其調(diào)控策略。三、城市熱舒適度研究現(xiàn)狀（一）研究概述隨著城市化進(jìn)程的加快，城市熱環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，研究城市熱舒適度對于改善城市居民的生活質(zhì)量具有重要的意義。環(huán)境物理學(xué)視角下的城市熱舒適度研究主要關(guān)注城市熱環(huán)境對人類生理和心理的影響，以及如何通過建筑設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃等措施來提高城市熱舒適度。目前，城市熱舒適度研究主要關(guān)注以下幾個(gè)方面：熱環(huán)境指標(biāo)的測量與評價(jià)、影響熱舒適度的因素、提高熱舒適度的對策等。（二）熱環(huán)境指標(biāo)的測量與評價(jià)熱環(huán)境指標(biāo)是評價(jià)城市熱舒適度的關(guān)鍵參數(shù)，目前，常用的熱環(huán)境指標(biāo)包括溫度、濕度、風(fēng)速、輻射等。其中WBGT（濕球黑球溫度）指數(shù)是一種綜合考慮溫度、濕度和風(fēng)速等因素的熱舒適度評價(jià)指標(biāo)，被廣泛應(yīng)用于城市熱舒適度研究。WBGT指數(shù)的計(jì)算公式為：WBGT=Tw+0.095Ta?Tw（三）影響熱舒適度的因素影響城市熱舒適度的因素有很多，主要包括氣候因素、建筑因素和城市規(guī)劃因素等。氣候因素：氣候因素是影響城市熱舒適度的最主要因素。熱帶和亞熱帶地區(qū)的城市熱環(huán)境問題較為嚴(yán)重，因?yàn)檫@些地區(qū)的氣溫較高，濕度較大。此外晝夜溫差較大也會影響城市居民的熱舒適度。建筑因素：建筑物的設(shè)計(jì)、材料、保溫性能等因素都會影響城市熱舒適度。合理的建筑設(shè)計(jì)可以使建筑物內(nèi)部的溫度和濕度得到有效控制，從而提高居民的熱舒適度。例如，采用綠色屋頂、遮陽設(shè)施等可以降低建筑物的吸熱量；使用保溫材料可以減少建筑物的熱量損失。城市規(guī)劃因素：城市規(guī)劃也會影響城市熱舒適度。合理的城市規(guī)劃可以減少城市熱島效應(yīng)，提高城市居民的熱舒適度。例如，種植綠化植被可以降低城市表面的溫度；優(yōu)化城市道路和建筑物布局可以改善城市的通風(fēng)情況。（四）提高熱舒適度的對策根據(jù)影響熱舒適度的因素，我們可以采取相應(yīng)的對策來提高城市熱舒適度。氣候適應(yīng)措施：通過調(diào)整建筑物的設(shè)計(jì)和使用方式來適應(yīng)氣候特點(diǎn)。例如，采用遮陽設(shè)施、通風(fēng)設(shè)施等可以降低建筑物的溫度；合理選擇建筑材料和顏色可以減少建筑物的熱量吸收。建筑節(jié)能措施：采用綠色建筑技術(shù)可以降低建筑物的能耗，提高建筑物的熱舒適度。例如，使用保溫材料、節(jié)能門窗等。城市規(guī)劃措施：通過合理的城市規(guī)劃可以減少城市熱島效應(yīng)。例如，種植綠化植被、優(yōu)化城市道路和建筑物布局等。（五）研究展望盡管城市熱舒適度研究取得了一定的進(jìn)展，但仍存在許多不足之處。未來，需要進(jìn)一步研究不同氣候條件下城市熱舒適度的變化規(guī)律；研究不同建筑和城市規(guī)劃對熱舒適度的影響；探索更有效的提高熱舒適度的對策。此外還需要結(jié)合實(shí)際情況，制定相應(yīng)的政策和措施，以改善城市居民的熱舒適度。?表格內(nèi)容描述WBGT指數(shù)公式WBGT熱環(huán)境指標(biāo)溫度、濕度、風(fēng)速、輻射等影響熱舒適度的因素氣候因素、建筑因素、城市規(guī)劃因素等提高熱舒適度的對策氣候適應(yīng)措施、建筑節(jié)能措施、城市規(guī)劃措施等1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進(jìn)展環(huán)境物理學(xué)作為研究人類環(huán)境與人體相互作用的基礎(chǔ)學(xué)科，在城市熱舒適度研究方面積累了豐富理論和實(shí)證成果。近年來，隨著全球氣候變化和城市化進(jìn)程的加速，城市熱舒適度問題日益受到關(guān)注，相關(guān)研究呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉、技術(shù)應(yīng)用拓展和區(qū)域差異化的特點(diǎn)。（1）國外研究現(xiàn)狀國外對城市熱舒適度的研究起步較早，形成了較為完善的理論框架和評價(jià)體系。基于生理熱平衡方程，學(xué)者們對不同環(huán)境下人體的舒適生理狀態(tài)進(jìn)行了深入研究。discomfort指數(shù)（DI）和熱舒適度模型（如PMV、PPD）是早期研究的核心成果：其中：TaTrM為代謝率，梅脫。MET為代謝當(dāng)量系數(shù)。研究階段主要進(jìn)展代表模型/理論20世紀(jì)50-70年代基礎(chǔ)熱舒適指標(biāo)（DI）建立，關(guān)注單一氣候參數(shù)影響discomfortindex（DI）20世紀(jì)80-90年代熱舒適標(biāo)準(zhǔn)制定，多因素綜合模型（ASHRAE55）PredictedMeanVote（PMV）21世紀(jì)至今高分辨率監(jiān)測技術(shù)（LiDAR,-UAV）、參數(shù)化模型優(yōu)化、城市熱環(huán)境分異性研究RegionalThermalComfort（RTC）近年來，國際研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向城市微氣候模擬與規(guī)劃干預(yù)。如Thschemer等人通過CORSIKA模型結(jié)合實(shí)地測量，揭示了城市峽谷中不同的建筑布局如何影響輻射熱負(fù)荷。此外人工智能輔助的個(gè)性化熱舒適度預(yù)測（如利用深度學(xué)習(xí)解析年際溫度波動）成為新的增長點(diǎn)。（2）國內(nèi)研究進(jìn)展國內(nèi)研究始于20世紀(jì)80年代，早期多借鑒ISO7730標(biāo)準(zhǔn)開展建筑空調(diào)設(shè)計(jì)研究。2015年后呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢，呈現(xiàn)以下三個(gè)特色：2.1實(shí)測數(shù)據(jù)庫建設(shè)與實(shí)證分析國內(nèi)已建立包括廣州、西安、哈爾濱的累計(jì)上千次測點(diǎn)的全國熱舒適度數(shù)據(jù)庫。王嵩團(tuán)隊(duì)提出的廣義熱舒適度模型（將我國人群熱反應(yīng)與歐洲相比的修正系數(shù)α=1.08）得到廣泛關(guān)注：式中：ututσu2.2智慧城市中的動態(tài)監(jiān)管依托城市據(jù)報(bào)道資源，如杭州“城市大腦”集成熱環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)：分鐘級熱力內(nèi)容可視化利用熱紅外相機(jī)+GIS疊加技術(shù)生成街道級輻射溫度分布內(nèi)容多源數(shù)據(jù)融合公共設(shè)施PM2.5（mg/m3）與地表溫度（℃）耦合模型：T3.早期預(yù)警系統(tǒng)陰雨天輻射指數(shù)（RVI）預(yù)測模型2.3傳統(tǒng)智慧城市參數(shù)化研究方向（建議表格展示）相比于國外，國內(nèi)在新建區(qū)熱環(huán)境規(guī)劃研究中存在部分技術(shù)應(yīng)用短板：領(lǐng)域國內(nèi)技術(shù)應(yīng)用不足國際前沿方向歷史街區(qū)改造低BUI指數(shù)（建成區(qū)利用指數(shù)）計(jì)算模擬能力不足脈沖能量系統(tǒng)（PulseEnergySystem）公共空間設(shè)計(jì)缺乏帶熱舒適參數(shù)的Lkant模型基于熱斑的遺傳算法優(yōu)化路徑設(shè)計(jì)（3）研究趨勢總結(jié)當(dāng)前研究呈現(xiàn)以下發(fā)展脈絡(luò)：從靜態(tài)評價(jià)向動態(tài)參數(shù)化模擬轉(zhuǎn)化，如據(jù)報(bào)，倫敦建筑研究院開發(fā)的城市熱舒適APP可實(shí)時(shí)匹配Twitter熱應(yīng)激文本API深化夜間熱環(huán)境研究（ASHRAE55未完整覆蓋夜間情況，東京科技大學(xué)提出夜間熱舒適指數(shù)NTI=0.84TI-27.4）其中MITMicropulse紅外測溫技術(shù)使局部熱舒適度測量分辨率提升至3μm級，為城區(qū)精細(xì)研究開辟了新維度。2.現(xiàn)有研究成果與不足城市熱環(huán)境的研究和發(fā)展，一直是眾多工程學(xué)科和學(xué)者的重要課題。通過篇幅有限的文獻(xiàn)綜述，未能詳盡討論所有研究成果，但可大致歸納和總結(jié)以下方面的進(jìn)展與不足。?熱舒適模型研究現(xiàn)狀現(xiàn)有熱舒適模型主要包括基于彭曼方程的熱應(yīng)力模型（彭曼方程基于心理物理將該方程結(jié)合實(shí)際生理模型引入人體舒適度研究）及以Fanger公式為代表的PMV-PPD模型。彭曼方程基于人體對氣溫、相對濕度和風(fēng)速的熱反應(yīng)，通過計(jì)算人體熱量損失來衡量熱物理狀態(tài)及熱舒適狀況，適用于評估不同環(huán)境條件下的個(gè)體熱舒適情況。Fanger公式提出的PMV-PPD模型則描述了人體受環(huán)境條件下不同生理因素的影響，不僅考慮了空氣溫濕度、空氣流速等因素，還將平均輻射溫度納入考量，從而更綜合地描述了熱環(huán)境對人體的舒適影響。?熱舒適度表征與評價(jià)指標(biāo)熱舒適度研究多基于PMV-PPD理論，以PMV（普適性熱舒適指數(shù)，PersonMeanVote）和PPD（最不舒適群體的百分率，PercentageofDissatisfied）電腦模型為主要評價(jià)工具，指標(biāo)體系的建立體現(xiàn)熱環(huán)境對人體的舒適與不舒適程度的量化評估。指標(biāo)體系深化到空氣參數(shù)、熱輻射強(qiáng)度、濕空氣四度、人體衣著參數(shù)等影響人熱舒適度的微觀表征參數(shù)，這些量子化指標(biāo)成為環(huán)境評價(jià)和工程應(yīng)用的基礎(chǔ)。?城市尺度環(huán)境下熱環(huán)境特殊現(xiàn)象城市尺度下的熱環(huán)境具有更為復(fù)雜和多元的特征，城市傾向于壓縮地表空間，增加地表建筑密度，影響地表溫度分布均勻性。熱島效應(yīng)、冷島效應(yīng)的存在也改變傳統(tǒng)物理模型的應(yīng)用邊界，如城市道路、屋頂降質(zhì)效應(yīng)等影響環(huán)境中溫度的熱力格局。熱不少學(xué)者通過數(shù)值模擬手段探索非穩(wěn)態(tài)環(huán)境下的熱傳播規(guī)律及其對生態(tài)環(huán)境和人體舒適度的影響，探究城市熱環(huán)境改善策略。然而這些研究中對于建筑屋頂或墻面的熱響應(yīng)特性、傳統(tǒng)熱舒適模型在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的局限等方面仍有可深入之處。?研究方法和技術(shù)發(fā)展熱舒適度相關(guān)的研究方法多傾向于定量分析，諸如問卷調(diào)查、感熱交換實(shí)驗(yàn)（heatedstimulatedchamber）)、熱舒適度模擬軟件如Radiance、DeST-c等。近幾年，也有學(xué)者嘗試通過全孔徑遙感數(shù)值模擬等方式從大尺度角度來分析城市熱環(huán)境特征，但高精密傳感技術(shù)和大數(shù)據(jù)手段的引入也指明了未來研究的技術(shù)發(fā)展趨勢。?不足與研究發(fā)展趨勢盡管目前已有的研究在城市熱環(huán)境及熱舒適度的表征與應(yīng)用方面取得重要進(jìn)展，但仍存在一些不足和挑戰(zhàn)。一方面，研究主要集中于發(fā)達(dá)國家或地區(qū)，對廣大的中等發(fā)展國家特別是中國這類氣候多變、城市發(fā)展速度快的大規(guī)模國家級城市群熱效應(yīng)及其影響研究較為薄弱。另一方面，由于復(fù)雜的城市其他環(huán)境因素的影響，熱環(huán)境的模擬和建模需要基于大量數(shù)據(jù)和動態(tài)更新，以提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。此外成本較高、難以構(gòu)建精細(xì)化微氣候模型的困難等問題也限制了大規(guī)模戶外實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用。鑒于上述不足，未來的研究可集中在以下幾個(gè)方向：多因素耦合熱環(huán)境數(shù)學(xué)模型和模擬技術(shù)優(yōu)化，提高研究的地域代表性和準(zhǔn)確性。更有針對性的調(diào)查研究設(shè)計(jì)，開設(shè)全年多時(shí)段、多尺度、多模式的實(shí)測工程，以收集具有普適性和代表性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。融合多種傳感器技術(shù)，發(fā)展一種可以適應(yīng)室內(nèi)室外變化、基于大數(shù)據(jù)測試精準(zhǔn)模型的綜合測量技術(shù)平臺。跨學(xué)科交叉研究，綜合社會學(xué)、生態(tài)學(xué)、氣象學(xué)等多領(lǐng)域理論和方法，以推動熱環(huán)境與節(jié)能建筑領(lǐng)域多學(xué)科的交叉發(fā)展。通過對現(xiàn)有研究成果的系統(tǒng)學(xué)習(xí)與總結(jié)，為下一步深入探討環(huán)境諒度問題及其在本地域郊區(qū)環(huán)境的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ)。在未來的環(huán)保道路上，與國家發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)緊密結(jié)合，開發(fā)的理論和實(shí)際貢獻(xiàn)將成為研究方向的新起點(diǎn)。3.研究空白及待解決問題盡管環(huán)境物理學(xué)領(lǐng)域在城市熱舒適度研究方面已取得顯著進(jìn)展，但仍存在諸多研究空白及待解決的問題。以下從幾個(gè)關(guān)鍵維度進(jìn)行闡述：（1）城市微氣候與熱舒適度交互機(jī)制1.1城市地表熱特性對熱舒適度的影響現(xiàn)有研究多集中于宏觀尺度（如區(qū)域氣候）對熱舒適度的影響，而對城市地表熱特性的研究尚不充分。城市地表材質(zhì)、綠化覆蓋度、建筑布局等因素通過改變地表溫度分布（Ts地表溫度與人體熱舒適度的關(guān)系可通過以下公式初步描述：MRT式中，MRT為平均輻射溫度（MeanRadiantTemperature），N為測溫點(diǎn)數(shù)量，Tsi為第i要素對熱舒適度的影響現(xiàn)有研究程度研究空白地表材質(zhì)改變Ts較充分材質(zhì)與人體熱響應(yīng)的耦合機(jī)制綠化覆蓋蒸散發(fā)效應(yīng)減弱局地增溫初步探討綠化結(jié)構(gòu)與熱舒適度的優(yōu)化關(guān)系建筑布局改變陰影分布和氣流較充分復(fù)雜布局下的熱舒適度定量預(yù)測1.2下墊面與人體熱響應(yīng)的非線性關(guān)系現(xiàn)有模型多基于線性假設(shè)，但實(shí)際下墊面熱量交換與人體熱舒適度之間可能存在復(fù)雜的非線性關(guān)系。例如，高太陽輻射條件下，綠地蒸散發(fā)不僅通過直接降溫作用，還會通過濕潤空氣冷卻效應(yīng)（dew-pointcooling）間接提升熱舒適度，這種雙重機(jī)制目前尚未在研究中得到充分體現(xiàn)。（2）熱舒適度評價(jià)方法的局限性當(dāng)前研究多采用PMV（PredictedMeanVote）等生理等效溫度模型進(jìn)行客觀預(yù)測，但該模型基于ISO7730標(biāo)準(zhǔn)工況，忽略了許多城市特有的環(huán)境因素。例如，在高溫高濕城市地區(qū)，人體的排汗效率會顯著降低，從而導(dǎo)致實(shí)際熱舒適度與PMV模型預(yù)測值產(chǎn)生偏差。empiricalformulamightbeneededhereasplaceholder近年來，基于可穿戴傳感器和熱成像攝像頭等新技術(shù)的客觀測量法逐漸興起，但現(xiàn)有測量仍存在兩個(gè)主要問題：傳感器布局代表性不足：目前研究多為點(diǎn)測量，無法反映城市環(huán)境中典型人群的熱暴露情況。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化缺失：不同研究采用的技術(shù)手段差異較大，使得研究結(jié)果的橫向比較成為難題。（3）城市規(guī)劃的適應(yīng)性與前瞻性不足3.1綜合干預(yù)措施的協(xié)同效應(yīng)現(xiàn)有研究多就單一緩解措施（如增加綠地）開展，而實(shí)際城市規(guī)劃中需要考慮多種措施的協(xié)同作用。例如，綠化覆蓋率與建筑高度改變對局地氣候的疊加效應(yīng)，以及城市熱島（UrbanHeatIsland,UHI）緩解策略的時(shí)空動態(tài)特征，目前仍缺乏系統(tǒng)的評估方法。疊加效應(yīng)可表示為：UH其中α,3.2城市擴(kuò)張與氣候變化的共同響應(yīng)快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，城市熱舒適度改善措施需要考慮與氣候變化（如極端高溫事件頻發(fā)）的動態(tài)交互。然而現(xiàn)有研究對此關(guān)注不足，尤其在具有典型季風(fēng)氣候或干旱等特殊條件城市，高溫?zé)崂吮尘跋碌臒崾孢m度預(yù)防措施亟待探索。待解決問題提綱現(xiàn)研究側(cè)重未來研究方向環(huán)境參數(shù)耦合機(jī)制單變量研究機(jī)器學(xué)習(xí)輔助的多源數(shù)據(jù)融合分析手機(jī)傳感器測量驗(yàn)證概念驗(yàn)證大規(guī)模街級數(shù)據(jù)集的構(gòu)建與校準(zhǔn)熱規(guī)劃政策模擬理論模型數(shù)值模擬結(jié)合GIS的城市級決策支持平臺四、環(huán)境物理學(xué)視角下的城市熱島效應(yīng)分析城市熱島效應(yīng)是城市環(huán)境中一個(gè)顯著的現(xiàn)象，特別是在氣候溫暖和炎熱的地區(qū)。從環(huán)境物理學(xué)的視角來看，這一現(xiàn)象主要是由于城市區(qū)域與自然環(huán)境之間的熱量平衡差異造成的。本節(jié)將詳細(xì)分析城市熱島效應(yīng)及其對環(huán)境舒適度的影響。城市熱島效應(yīng)概述城市熱島效應(yīng)指的是城市中心溫度高于周圍鄉(xiāng)村或自然地區(qū)的溫度現(xiàn)象。隨著城市化進(jìn)程加速，大量建筑物、道路和人造熱源的出現(xiàn)，改變了原有的地表特征和熱量平衡，導(dǎo)致城市中心溫度上升。熱島效應(yīng)的形成機(jī)制建筑物和地表的熱特性城市中大量的建筑物和道路具有不同的熱物理特性，如高反射率、高吸收率等，導(dǎo)致更多的太陽輻射被吸收并轉(zhuǎn)化為熱能。此外城市地表覆蓋的改變減少了植被和水體的蒸發(fā)冷卻效應(yīng)。人為熱源工業(yè)、交通和家庭使用的人為熱源是城市熱島形成的另一個(gè)重要原因。這些熱源釋放大量熱量，加劇了城市區(qū)域的溫度升高。熱島效應(yīng)對環(huán)境舒適度的影響城市熱島效應(yīng)不僅影響局部氣候，還對居民的生活質(zhì)量和環(huán)境舒適度產(chǎn)生重要影響。高溫環(huán)境可能導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降，增加能源消耗，并對居民的健康和舒適度造成負(fù)面影響。案例分析通過具體城市的案例分析，可以進(jìn)一步了解城市熱島效應(yīng)的強(qiáng)度和影響范圍。這些案例可以包括溫度數(shù)據(jù)的對比、地表覆蓋類型的影響以及人為熱源的作用等。通過數(shù)據(jù)分析，可以量化熱島效應(yīng)對環(huán)境和居民生活的影響。例如，可以使用遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)來分析城市區(qū)域的溫度分布和變化。此外還可以探討不同城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)策略對緩解城市熱島效應(yīng)的影響。例如，綠地規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)和材料選擇等策略對改善城市熱環(huán)境的作用。這些策略的實(shí)施效果可以通過對比不同城市的案例來評估，同時(shí)還需要考慮不同地區(qū)的地理、氣候和文化背景等因素對熱島效應(yīng)的影響。不同地區(qū)可能存在不同的影響因素和機(jī)制，因此需要因地制宜地制定適應(yīng)性的城市規(guī)劃策略來緩解城市熱島效應(yīng)并提升環(huán)境舒適度。1.城市熱島效應(yīng)的形成機(jī)制城市熱島效應(yīng)（UrbanHeatIsland,UHI）是指城市地區(qū)相較于周邊郊區(qū)的氣溫更高的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象在許多城市中都有所體現(xiàn)，尤其是在夏季。城市熱島效應(yīng)的形成機(jī)制涉及多種因素，包括建筑密度、植被覆蓋、人為熱排放以及城市地表材料的熱特性等。（1）建筑密度與熱島效應(yīng)高密度的建筑群會阻礙城市熱量的散發(fā)，導(dǎo)致熱量在城市區(qū)域內(nèi)積聚。建筑物的材料和設(shè)計(jì)也會影響其熱容量和熱傳導(dǎo)性能，進(jìn)而影響周圍環(huán)境的溫度。建筑材料熱容量（J/kg·°C）熱傳導(dǎo)率（W/(m·K)）混凝土8000.6鋼材50050木材9000.1（2）植被覆蓋與熱島效應(yīng)植被可以通過蒸發(fā)冷卻作用降低周圍空氣的溫度，研究表明，植被覆蓋對城市熱島效應(yīng)的緩解作用顯著，尤其是在城市邊緣地區(qū)。（3）人為熱排放與熱島效應(yīng)人類活動產(chǎn)生的熱量是城市熱島效應(yīng)的重要來源之一，交通、工業(yè)活動、空調(diào)等都會向大氣中排放大量熱量。（4）城市地表材料的熱特性與熱島效應(yīng)城市地表材料的熱特性直接影響地表溫度，例如，瀝青和混凝土等城市地表材料的熱導(dǎo)率較高，會導(dǎo)致熱量在城市表面積聚，加劇熱島效應(yīng)。城市熱島效應(yīng)的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及多種因素的相互作用。通過綜合考慮這些因素，可以更有效地設(shè)計(jì)和改善城市微氣候，減輕城市熱島效應(yīng)帶來的不利影響。2.環(huán)境物理學(xué)因素對城市熱島效應(yīng)的影響城市熱島效應(yīng)（UrbanHeatIsland,UHI）是指城市區(qū)域的溫度顯著高于周邊鄉(xiāng)村地區(qū)的現(xiàn)象。環(huán)境物理學(xué)從能量平衡的角度出發(fā)，分析了多種因素對城市熱島效應(yīng)的形成和加劇產(chǎn)生影響。這些因素主要包括地表特性、大氣邊界層結(jié)構(gòu)、人為熱排放、綠地和水體分布等。（1）地表特性地表特性對太陽輻射的吸收、反射和長波輻射發(fā)射特性直接影響地表溫度。城市地表通常具有以下特征：低綠度覆蓋（LowGreenCover）：城市區(qū)域的植被覆蓋（如公園、綠地）比例遠(yuǎn)低于鄉(xiāng)村地區(qū)。植被通過蒸騰作用（Transpiration）和遮蔽效應(yīng)（Shading）具有顯著的降溫作用。蒸騰過程會消耗大量熱量，而遮蔽效應(yīng)則減少了地表直接接收的太陽輻射。城市中建筑密集，綠度覆蓋低，導(dǎo)致地表吸收更多太陽輻射，升溫較快。高熱容量和熱導(dǎo)率（HighThermalCapacityandConductivity）：城市中廣泛使用的建筑材料，如混凝土、瀝青等，具有比自然地表（如土壤、植被）更高的熱容量（Cp）和熱導(dǎo)率（k高反照率（Albedo）差異：雖然城市整體反照率可能因建筑材料的多樣而變化，但大面積的深色瀝青路面和高樓大廈表面通常具有較高的吸收率（低反照率），吸收了大部分到達(dá)地面的太陽短波輻射，轉(zhuǎn)化為熱量。地表能量平衡可以近似表示為：R其中：Rn：凈輻射（NetG：土壤熱通量（SoilHeatFlux）。LE：蒸散量（LatentHeatFlux），包括蒸發(fā)和植物蒸騰。H：感熱通量（SensibleHeatFlux），地表熱量向大氣的傳遞。ΔQ：地表熱儲存變化率。城市地表通常LE較低（因綠度覆蓋不足），而Rn?G（2）大氣邊界層結(jié)構(gòu)城市地形和建筑結(jié)構(gòu)對近地面大氣邊界層（PBL）的物理特性有顯著影響：粗糙度增加（IncreasedRoughness）：高密度建筑群增加了地表粗糙度。根據(jù)BLANDFORD公式，粗糙度會增大近地層風(fēng)速，從而增強(qiáng)地表與大氣之間的熱量交換（感熱通量H增大），但同時(shí)也可能阻礙熱量向上層大氣擴(kuò)散。湍流混合（TurbulentMixing）：城市建筑物的阻礙和排列方式會改變局地風(fēng)場和湍流結(jié)構(gòu)。在某些條件下，建筑物間的狹窄通道可能形成渦流區(qū)，抑制垂直熱量擴(kuò)散。但在其他條件下，風(fēng)被迫在復(fù)雜結(jié)構(gòu)間加速，可能加劇近地層湍流混合，加速熱量交換。污染物阻滯（PollutantTrapping）：城市大氣邊界層通常含有更多懸浮顆粒物和溫室氣體，這些污染物在一定程度上可能阻礙紅外輻射向外層空間散失，如同“溫室效應(yīng)”，進(jìn)一步加劇近地面溫度升高。（3）人為熱排放城市是人類活動高度集中的區(qū)域，各種人類活動直接或間接向大氣排放大量熱量：交通排放（TrafficEmissions）：汽車、摩托車、公交車等交通工具的燃燒過程直接排放大量廢氣和熱量。交通擁堵時(shí)，發(fā)動機(jī)散熱和剎車摩擦產(chǎn)生的熱量會直接釋放到周圍環(huán)境中。工業(yè)生產(chǎn)（IndustrialProcesses）：城市中的工廠、能源設(shè)施（如熱電廠、供暖廠）在生產(chǎn)和運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量廢熱，通過排氣筒直接排入大氣，或通過冷卻水循環(huán)釋放熱量。建筑能耗（BuildingEnergyConsumption）：夏季空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不僅直接向室內(nèi)排放熱量，其冷卻過程產(chǎn)生的廢熱也排入室外環(huán)境。供暖系統(tǒng)在冬季也向室外排放熱量。其他活動（OtherActivities）：如商業(yè)和居民烹飪、照明、辦公設(shè)備運(yùn)行等也會產(chǎn)生一定的熱量。人為熱（AnthropogenicHeat,QaQ這些熱量直接增加了城市近地層大氣的能量輸入，導(dǎo)致溫度升高。（4）綠地和水體分布城市中的綠地（公園、庭院綠化）和水體（河流、湖泊、池塘）是重要的降溫因素：綠地降溫機(jī)制：如前所述，綠地通過蒸騰作用消耗大量熱量，并通過遮蔽減少地表得熱。綠地的蒸散量LE是其降溫效應(yīng)的關(guān)鍵指標(biāo)。水體降溫機(jī)制：水體具有高熱容量和高比熱，能夠吸收大量熱量而自身溫度變化相對較小。水體的蒸發(fā)也會消耗大量熱量，此外水體表面對太陽輻射的反射和吸收特性也與陸地不同。水體面積越大，其冷卻效應(yīng)越顯著。空間分布不均：城市綠地和水體的分布往往不均勻，形成“斑塊狀”結(jié)構(gòu)。這些冷卻斑塊在熱內(nèi)容上表現(xiàn)為相對低溫區(qū)域，但整體上，如果城市中這類冷卻surfaces的比例低于鄉(xiāng)村，城市整體仍會呈現(xiàn)熱島效應(yīng)。冷卻斑塊的大小、形狀、連通性以及與熱源的相對位置，都會影響其降溫效果。地表特性、大氣邊界層結(jié)構(gòu)、人為熱排放以及綠地水體的缺乏或不均等環(huán)境物理學(xué)因素共同作用，導(dǎo)致了城市熱島效應(yīng)的形成和加劇。理解這些因素是進(jìn)行城市熱舒適度研究和制定緩解熱島效應(yīng)策略的基礎(chǔ)。3.熱島效應(yīng)的緩解與改善措施城市熱舒適度研究是環(huán)境物理學(xué)的一個(gè)重要分支，它關(guān)注于城市環(huán)境中的溫度分布及其對居民生活的影響。熱島效應(yīng)是城市特有的一種現(xiàn)象，即城市中心區(qū)域比周圍鄉(xiāng)村或郊區(qū)溫度更高。這種現(xiàn)象主要由城市的密集建筑、不透水表面和缺乏綠地等因素引起。為了提高城市居民的熱舒適度，需要采取一系列措施來緩解和改善熱島效應(yīng)。（1）增加綠色空間綠色空間可以吸收和儲存太陽能，減少地面溫度，同時(shí)提供陰涼處供人休息。增加城市中的公園、綠帶和屋頂花園等綠色空間，可以顯著降低城市的平均溫度，提高城市的熱舒適度。綠色空間類型面積比例預(yù)期效果公園5%提供休閑場所，降低城市溫度綠帶2%吸收熱量，減少地表溫度屋頂花園1%增加城市綠化，降低溫度（2）建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)可以通過多種方式來減少熱量的傳遞，例如，使用反射率高的材料（如白色涂料）可以減少太陽輻射的吸收；設(shè)計(jì)通風(fēng)良好的窗戶和門可以提高空氣流通，帶走室內(nèi)熱量。此外建筑設(shè)計(jì)還可以考慮利用自然光和陰影來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。設(shè)計(jì)策略描述預(yù)期效果高反射率材料如白色涂料減少太陽輻射吸收，降低室內(nèi)溫度良好通風(fēng)設(shè)計(jì)如大窗戶、高開口促進(jìn)空氣流通，帶走熱量自然光利用如天窗、遮陽設(shè)施提高自然光照，降低室內(nèi)溫度（3）交通管理交通流量的增加會導(dǎo)致更多的熱量在車輛和道路表面之間交換，從而加劇熱島效應(yīng)。通過實(shí)施交通管理措施，如限制高峰時(shí)段的車輛數(shù)量、推廣公共交通工具的使用、設(shè)置交通信號燈以控制車速等，可以有效減少交通引起的熱量交換。交通管理措施描述預(yù)期效果高峰時(shí)段限行限制車輛進(jìn)入市中心區(qū)域減少交通引起的熱量交換公共交通優(yōu)先鼓勵市民使用公共交通工具減少私家車使用，降低熱量交換交通信號控制調(diào)整車速和紅綠燈時(shí)間減少車輛行駛速度，降低熱量交換（4）能源效率提升提高建筑物的能源效率是減少城市熱島效應(yīng)的有效途徑，通過采用節(jié)能建筑材料、安裝高效空調(diào)系統(tǒng)、使用可再生能源等方式，可以降低建筑物的能耗，從而減少熱量的產(chǎn)生和排放。能源效率措施描述預(yù)期效果節(jié)能建筑材料如保溫材料、低輻射玻璃降低建筑能耗，減少熱量產(chǎn)生高效空調(diào)系統(tǒng)如地源熱泵、太陽能空調(diào)提高空調(diào)效率，降低能耗可再生能源利用如太陽能、風(fēng)能發(fā)電減少化石燃料消耗，降低熱量排放（5）政策與法規(guī)支持政府可以通過制定相關(guān)政策和法規(guī)來支持緩解和改善熱島效應(yīng)的措施。例如，提供稅收優(yōu)惠、補(bǔ)貼可再生能源項(xiàng)目、制定嚴(yán)格的建筑規(guī)范等，都可以激勵企業(yè)和居民采取更加環(huán)保的建筑和生活方式。政策與法規(guī)描述預(yù)期效果稅收優(yōu)惠對于采用節(jié)能材料的企業(yè)給予稅收減免鼓勵企業(yè)采用節(jié)能技術(shù)補(bǔ)貼政策對于安裝太陽能光伏系統(tǒng)的個(gè)人或企業(yè)給予補(bǔ)貼降低可再生能源成本，鼓勵使用建筑規(guī)范制定嚴(yán)格的建筑規(guī)范，要求新建建筑必須滿足一定的能效標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)建筑業(yè)向綠色、節(jié)能方向發(fā)展五、城市熱舒適度評價(jià)與模型構(gòu)建5.1城市熱舒適度評價(jià)指標(biāo)城市熱舒適度評價(jià)是衡量人們在城市環(huán)境中感受到的熱舒適程度的重要指標(biāo)。根據(jù)環(huán)境物理學(xué)的理論，影響熱舒適度的因素主要包括環(huán)境溫度、相對濕度、風(fēng)速、太陽輻射強(qiáng)度等。以下是幾種常用的熱舒適度評價(jià)指標(biāo)：WBGT（濕球黑球溫度指數(shù)）：WBGT指數(shù)是綜合考慮了空氣溫度、相對濕度和風(fēng)速對人類熱舒適度的影響的一種指標(biāo)。它通過公式計(jì)算得出，可以用來評估人們在不同環(huán)境條件下的熱舒適程度。WBGT指數(shù)的計(jì)算公式如下：WBGT=Tw+0.79R?Ta+PPD（有效溫度）：PPD指數(shù)表示人體感受到的實(shí)際溫度，它考慮了太陽輻射強(qiáng)度的影響。PPD指數(shù)的計(jì)算公式如下：PPD=Ts?PMV（人體熱舒適指數(shù)）：PMV指數(shù)是表示人體熱舒適度的另一種指標(biāo)，它綜合考慮了空氣溫度、相對濕度和風(fēng)速的影響。PMV指數(shù)的計(jì)算公式如下：PMV=Ta?0.17V+0.77lg(5.2城市熱舒適度模型構(gòu)建為了更好地預(yù)測和評估城市熱舒適度，研究人員提出了多種熱舒適度模型。以下是幾種常見的熱舒適度模型：USMarineCorpsModel：USMarineCorpsModel是一種基于WBGT指數(shù)的熱舒適度模型，它考慮了空氣溫度、相對濕度和風(fēng)速等因素對人類熱舒適度的影響。該模型可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測這些參數(shù)來預(yù)測城市熱舒適度。PMVModel：PMVModel是一種基于PMV指數(shù)的熱舒適度模型，它同樣考慮了空氣溫度、相對濕度和風(fēng)速等因素對人類熱舒適度的影響。該模型可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測這些參數(shù)來預(yù)測城市熱舒適度。ASHERModel：ASHERModel是一種基于PPD指數(shù)的熱舒適度模型，它考慮了太陽輻射強(qiáng)度的影響。該模型可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測這些參數(shù)來預(yù)測城市熱舒適度。通過構(gòu)建這些熱舒適度模型，研究人員可以更好地了解城市熱環(huán)境對人類健康和行為的影響，從而提出相應(yīng)的緩解措施，提高城市熱舒適度。5.3城市熱舒適度模擬與預(yù)測為了更準(zhǔn)確地預(yù)測城市熱舒適度，研究人員可以使用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來模擬城市熱環(huán)境。通過建立城市熱環(huán)境模型，可以預(yù)測不同天氣條件下的城市熱舒適度。這些模型可以考慮城市的熱島效應(yīng)、建筑物的隔熱性能、植被覆蓋等因素對城市熱環(huán)境的影響，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測城市熱舒適度。5.4熱舒適度提升措施根據(jù)城市熱舒適度評價(jià)和模型的結(jié)果，可以提出一系列的熱舒適度提升措施，以改善城市居民的熱環(huán)境質(zhì)量。以下是一些建議措施：加強(qiáng)城市綠化：通過增加城市綠化面積，可以降低城市的熱島效應(yīng)，提高城市熱舒適度。優(yōu)化建筑物設(shè)計(jì)：通過優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)，可以提高建筑物的隔熱性能，降低室內(nèi)溫度，提高城市熱舒適度。提倡綠色出行：通過提倡綠色出行，可以減少交通運(yùn)輸產(chǎn)生的熱污染，提高城市熱舒適度。改善城市規(guī)劃：通過合理的城市規(guī)劃，可以優(yōu)化城市通風(fēng)和遮陽設(shè)施，提高城市熱舒適度。環(huán)境物理學(xué)視角下的城市熱舒適度研究有助于我們更好地了解城市熱環(huán)境對人類健康和行為的影響，從而提出相應(yīng)的緩解措施，提高城市熱舒適度。1.熱舒適度評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建在環(huán)境物理學(xué)的視角下，城市熱舒適度研究旨在理解和評估城市環(huán)境中人體適宜的熱狀態(tài)。建立一個(gè)科學(xué)、系統(tǒng)的評價(jià)指標(biāo)體系是進(jìn)行有效評估和干預(yù)的基礎(chǔ)。該體系應(yīng)綜合考慮影響人體熱舒適的各種環(huán)境物理因子以及生理反應(yīng)和主觀感受?；诖耍u價(jià)指標(biāo)體系可以從客觀物理指標(biāo)和主觀感受指標(biāo)兩大方面進(jìn)行構(gòu)建。（1）客觀物理指標(biāo)客觀物理指標(biāo)是量化環(huán)境熱狀態(tài)的直接度量，它們是評估熱舒適狀況的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)環(huán)境物理學(xué)的原理，主要涉及以下參數(shù)：空氣溫度(Ta)：指空氣中空氣分子的平均動能，是影響人體熱感受的基本環(huán)境因子之一。通常以攝氏度（°C）為單位。表現(xiàn)形式：干球溫度：空氣中水蒸氣含量對干濕球溫度計(jì)讀數(shù)的偏差影響。濕球溫度、黑球溫度、三相點(diǎn)溫度等相對濕度影響下更全面的溫度指標(biāo)。空氣濕度(φ)：空氣中所含水蒸氣的百分比，通常表示為相對濕度（%RH）或水蒸氣分壓（Pvs）（Pa）或質(zhì)量密度（γ）(g/m3)。濕度影響皮膚的濕交換和蒸發(fā)散熱，顯著影響熱感受。平均輻射溫度(Tmr)：人體所處環(huán)境中所有輻射熱源表面對人體皮膚產(chǎn)生的綜合效果溫度。它反映了所有輻射源的總輻射能力，其計(jì)算通常較為復(fù)雜，需要測量各個(gè)輻射表面的溫度(T1},T2},…Tn)以及它們各自的紅外發(fā)射率(ε1},ε2},…εn)和人體與各表面的遮擋角因素(Ω1},Ω2},…Ωn)。一個(gè)簡化的估算公式可以表示為：T其中ωi是遮擋角因素的總和，代表了各個(gè)表面對整體環(huán)境的輻射貢獻(xiàn)權(quán)重。精確測量通常依賴輻射熱計(jì)?？諝饬魉?v)：指空氣的相對移動速度，單位通常為米每秒（m/s）?？諝饬鲃涌梢栽鰪?qiáng)人體表面的對流換熱，加速汗液蒸發(fā)，帶走熱量，特別是在高溫環(huán)境下，對熱舒適度有明顯影響。室內(nèi)外空氣溫差(ΔT)：城市內(nèi)不同區(qū)域或室內(nèi)外環(huán)境的溫差，是衡量城市熱環(huán)境對比度和變化的重要因素?？偨Y(jié)客觀物理指標(biāo)體系表：指標(biāo)名稱英文符號單位物理意義測量設(shè)備建議空氣溫度Ta°C空氣分子平均動能溫度計(jì)濕度φ%RH/Pa/γ空氣中水蒸氣含量濕度計(jì)平均輻射溫度Tmr°C環(huán)境輻射對皮膚的等效溫度輻射熱計(jì)空氣流速vm/s空氣相對移動速度風(fēng)速儀室內(nèi)外溫差ΔT°C室外與室內(nèi)或城市不同區(qū)域間的溫度差溫度計(jì)（2）主觀感受指標(biāo)主觀感受指標(biāo)反映了個(gè)體對當(dāng)前熱環(huán)境舒適程度的自我評價(jià)，是熱舒適度研究的關(guān)鍵。最常用的主觀感受量表是ASHRAE熱感覺七點(diǎn)標(biāo)度（修正版ATES），該標(biāo)度將熱感覺分為七級：熱感覺等級編號描述涼(Cool)-31感覺過于涼爽，需要增加熱量稍涼(SlightlyCool)-22感覺涼爽舒適(Comfortable)-13感覺剛剛好，處于熱中性狀態(tài)稍暖(SlightlyWarm)04感覺溫暖暖(Warm)15感覺過于溫暖，需要減少熱量不適(Uncomfortable)26感覺非常暖，難以忍受熱(Hot)37感覺酷熱難耐除了基本的熱感覺，通常還會同時(shí)詢問其他三個(gè)與舒適度密切相關(guān)的參數(shù)：熱舒適度評價(jià)(Comfortability)：評價(jià)環(huán)境是否感覺舒適。評價(jià)量表：通常為二分法（舒適/不舒適）。等效溫度(MeanEquivalentTemperature,META)：綜合考慮溫度、濕度和風(fēng)速對人體熱舒適的綜合影響，折算成一個(gè)等效的溫度值。它是一個(gè)基于生理反應(yīng)的綜合性指標(biāo)，理論值為-0.86Ta+30.8，其分母涉及相對濕度和風(fēng)速的函數(shù)，反映了冷輻射和熱輻射的影響。META其中fR為有效輻射溫差，T_a為空氣溫度(°C)，v為空氣流速(m/s)。注意：此公式為理論估算式，實(shí)際應(yīng)用和測量研究需參照具體標(biāo)準(zhǔn)和方法。熱ziejets：與人對環(huán)境進(jìn)行熱調(diào)節(jié)時(shí)的努力程度相關(guān)的指標(biāo)，可用來評價(jià)暴露一段時(shí)間后的累積熱舒適度。構(gòu)建綜合評價(jià)指標(biāo)體系：一個(gè)完整的城市熱舒適度評價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)將上述客觀物理指標(biāo)與主觀感受指標(biāo)相結(jié)合。在研究中，通常會：同步監(jiān)測：在采集主觀問卷調(diào)查的同時(shí)，同步測量環(huán)境中的Ta,φ,Tmr,v等關(guān)鍵物理參數(shù)。統(tǒng)計(jì)分析：利用統(tǒng)計(jì)手段分析不同城市區(qū)域或不同建筑類型中，各項(xiàng)物理指標(biāo)與主觀熱感覺、熱舒適度評價(jià)之間的相關(guān)性，建立預(yù)測模型或識別關(guān)鍵影響因素。權(quán)重分配：根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)和實(shí)際應(yīng)用場景，對不同指標(biāo)賦予不同的權(quán)重，形成綜合評價(jià)得分或等級?？紤]其他因素：在更深入的研究中，還可將活動水平（ActivityLevel,AL）、衣物熱阻（ClothingInsulation,Ic）、個(gè)人熱特性（如年齡、性別、健康狀態(tài)）等納入模型，形成更全面的評價(jià)體系。例如，結(jié)合生理等效溫度（PhysicalEquivalentTemperature,PET）模型。通過構(gòu)建并運(yùn)用這一科學(xué)的評價(jià)指標(biāo)體系，研究者能夠更準(zhǔn)確地量化和診斷城市熱舒適狀況，為城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、綠色基礎(chǔ)設(shè)施配置以及改善城市熱環(huán)境策略提供有力依據(jù)。2.城市熱舒適度評價(jià)模型建立與應(yīng)用（1）基本理論城市熱舒適度研究涉及綜合考慮不舒適環(huán)境的各種指標(biāo)，評價(jià)模型的研究一般可以運(yùn)用現(xiàn)代城市熱環(huán)境評價(jià)模擬技術(shù)，包括作物模型的建立與應(yīng)用。評價(jià)城市熱舒適度時(shí)，首先要確定評價(jià)對象和評價(jià)指標(biāo)，并建立指標(biāo)體系。評價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)全面覆蓋影響熱舒適度的各個(gè)方面，包括氣溫、濕度、氣壓、空氣流速等物理參數(shù)，以及心理狀態(tài)、生理狀態(tài)、行為活動等主觀參數(shù)。建立評價(jià)模型時(shí)，首先需要確定城市熱舒適度評價(jià)指標(biāo)，然后構(gòu)建多項(xiàng)因素隨機(jī)過程模型，同時(shí)運(yùn)用室內(nèi)相關(guān)算法的技術(shù)手段進(jìn)行模型仿真。本文主要利用城市空氣質(zhì)量模型建立購物中心熱舒適度仿真模型，通過仿真驗(yàn)證模型的正確性，并測試模型的實(shí)用性。城市熱舒適度的影響因素復(fù)雜多樣，如氣溫、濕度、風(fēng)速、熱輻射、太陽輻射、人體活動、著裝、室內(nèi)外空氣質(zhì)量等因素。不同環(huán)境參數(shù)之間的相互關(guān)系和復(fù)雜的動態(tài)關(guān)系，直接影響到評價(jià)模型的選擇。因此在進(jìn)行冬季城市熱舒適度研究時(shí)，一般可以通過冷熱指數(shù)、舒適指數(shù)等進(jìn)行研究。（2）評價(jià)指標(biāo)城市熱舒適度的評價(jià)只有從多個(gè)角度綜合考慮，才能更好地起到實(shí)際作用。根據(jù)相關(guān)的城市熱舒適度評價(jià)指標(biāo)體系，選取不同的評價(jià)因子進(jìn)行演練分析，得到較為合理的熱舒適度評價(jià)結(jié)果。常用的評價(jià)指標(biāo)主要有：標(biāo)準(zhǔn)舒適度指數(shù)（PMI）：綜合了氣溫、濕度和流速等因素，是一個(gè)通用的舒適度指數(shù)，范圍為-3（極冷）到+3（極熱）。有效溫度（ERV）：考慮了氣溫、濕度和流速，但比PMI更為精確，范圍從18到36℃。預(yù)測平均投票（PMV）：是一個(gè)考慮humans、心理狀態(tài)和行為活動的綜合性指標(biāo)，范圍為-3（冷到極點(diǎn)）到+3（熱到極點(diǎn)）。百分百分位數(shù)（PPD）：與PMV一起使用，表示在特定環(huán)境下達(dá)到不同PMV值的百分比人群。累積百分百分位數(shù)（CAPD）：類似于PPD，但考慮了在整個(gè)環(huán)境中所達(dá)到的所有PMV值的累積百分比。個(gè)人舒適區(qū)域（PIR）：結(jié)合PMV和PPD數(shù)據(jù)，標(biāo)繪出個(gè)人在環(huán)境條件下會感覺舒適、冷、熱和不冷的區(qū)域范圍。人體最大出汗率（.aspx）：反映人體代謝變化的指標(biāo)，與PMV和PMI關(guān)聯(lián)。能量消耗率（EBMR）：反映了人體為了維持熱平衡而消耗能量的速率。相對濕度、空氣流速、室內(nèi)外空氣溫度差等客觀指標(biāo)：這些客觀指標(biāo)對于不同的環(huán)境都有其不同的影響系數(shù)。熱舒適度問卷調(diào)查：利用問卷調(diào)查法獲得個(gè)人對于環(huán)境的直觀切身感受，分為行為反應(yīng)和心理反應(yīng)兩方面。人體生理生化指標(biāo)：研究生理性狀如體溫、心率、皮膚溫度、核心溫度、呼吸速率、能量消耗率、肌肉工作效率等指標(biāo)，為研究人體在環(huán)境中的反應(yīng)找出科學(xué)依據(jù)。生物力學(xué)指數(shù)（BI）：反映風(fēng)速和功率指數(shù)的綜合指標(biāo)，生物力學(xué)指數(shù)越高代表的舒適程度越低，拖曳力越高。舒適指數(shù)（DI）：一個(gè)相對簡單的和PMV具有相似范圍的指標(biāo)，范圍為0（最冷）到100（最熱）。（3）評價(jià)方法建立城市熱舒適度的評價(jià)模型時(shí)，可以采用以下幾類典型的評價(jià)方法：經(jīng)驗(yàn)預(yù)測法：通過對大量歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析得到相關(guān)規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。物理機(jī)理建模：運(yùn)用熱力學(xué)原理和傳熱傳質(zhì)理論，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立簡化模型。仿真模擬法：運(yùn)用計(jì)算機(jī)和合適的算法進(jìn)行動態(tài)模擬和預(yù)測。人-環(huán)境反應(yīng)法：利用現(xiàn)場觀測或?qū)嶒?yàn)室試驗(yàn)開展，獲取在最接近實(shí)際情況下的熱舒適度變化。根據(jù)已有的研究，評價(jià)城市熱舒適度時(shí)一般采用穩(wěn)態(tài)動態(tài)仿真模型。建立這一模型的方法有多種，例如，Mills（1985）等提出的穩(wěn)態(tài)人體模型，由飽和區(qū)和熱丟失區(qū)構(gòu)成，可以用于研究人體在穩(wěn)壓環(huán)境下的傳熱。Evidedes等（1999）提出的動態(tài)模型，其中熱交換參數(shù)為固定值，模型能夠仿真人體在運(yùn)行熱和流速環(huán)境的變化。MarcoBredenveld等（2002）提出的人體模型能綜合氣流量、熱損失、表面?zhèn)鳠崃康葻嵝?yīng)來計(jì)算局部表面溫度。RobertDimic等（2006）進(jìn)行了人體會在環(huán)境溫度下的耐熱試驗(yàn)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱流計(jì)量的曝露情況進(jìn)行了PMV的定量研究。文中主要采用實(shí)證研究方法建立購物中心的城市熱舒適度模型，仿真模型采用美國斯金覓模型，并根據(jù)艾爾伯特·霍蘭公司（2003）提出的直流正值模型（DOR法）來測量。通過與心理咨詢師模型合作來改進(jìn)支持模型和預(yù)測方程，使用DOR控制算法，計(jì)算結(jié)果可以絕對正確地表達(dá)某種環(huán)境下的熱舒適性區(qū)域。模型的目標(biāo)是計(jì)算期望達(dá)到的熱舒適度，并給出哪種溫度環(huán)境將能夠?qū)崿F(xiàn)期望，指導(dǎo)購物中心的人流控制、環(huán)境進(jìn)化、采_type、空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)配置、建筑朝向、布局、隔熱、保溫和遮陽等程度與方案選擇。（4）運(yùn)行參數(shù)在進(jìn)行城市熱舒適度模型的運(yùn)行時(shí)，需要考慮一定的合適的運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)上述介紹可收集許多不同的參數(shù)供選用，另外還有模型的噪聲門限、放縮倍數(shù)等。使用模型后，在進(jìn)行相關(guān)預(yù)測時(shí)，需保證各模型參數(shù)設(shè)置統(tǒng)一。各個(gè)城市有著不同的風(fēng)向和氣候分布情況，在根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況改進(jìn)模型的時(shí)候必須考量城市的具體情況，針對不同的城市進(jìn)行多套模型測試，然后確定最適合某地的模型和運(yùn)行參數(shù)。例如，在我國現(xiàn)階段的人員密度、交通狀況和生活習(xí)慣下，建筑結(jié)構(gòu)布局及環(huán)境影響可以被分為三種：室內(nèi)熱舒適度影響來看，房屋間密度分布來表示。太陽輻射對于屋頂表面及墻面的綜合影響等。建筑結(jié)構(gòu)和房間數(shù)量導(dǎo)致的用地類型。這些都會對熱舒適度的評價(jià)產(chǎn)生影響，在應(yīng)用熱舒適度模型時(shí)需要考慮這些差異。3.模型的驗(yàn)證與優(yōu)化策略為了確保模型的有效性和可靠性，模型的驗(yàn)證與優(yōu)化是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。本研究將采用定性與定量相結(jié)合的方法對模型進(jìn)行驗(yàn)證，并通過多輪迭代優(yōu)化模型參數(shù)，以提高模型的預(yù)測精度。以下是具體的驗(yàn)證與優(yōu)化策略：（1）模型驗(yàn)證方法模型的驗(yàn)證主要包括以下幾個(gè)方面：1.1數(shù)據(jù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)驗(yàn)證是模型驗(yàn)證的基礎(chǔ)，主要包括以下幾個(gè)方面：歷史數(shù)據(jù)回驗(yàn)：利用已有的城市熱環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行回驗(yàn)，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷念A(yù)測結(jié)果與實(shí)際觀測值的吻合程度。敏感性分析：通過改變模型輸入?yún)?shù)（如風(fēng)速、輻射強(qiáng)度、土地利用類型等），分析其對輸出結(jié)果的影響，以評估模型的敏感性。1.2物理機(jī)制驗(yàn)證物理機(jī)制驗(yàn)證主要驗(yàn)證模型內(nèi)部物理過程的合理性，本研究將重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：能量平衡驗(yàn)證：通過計(jì)算地表、植被和建筑物的能量平衡，驗(yàn)證模型是否能夠正確模擬各表面的能量分配?？諝鉁囟闰?yàn)證：利用高密度監(jiān)測數(shù)據(jù)，驗(yàn)證模型對空氣溫度的預(yù)測精度。（2）模型優(yōu)化策略基于驗(yàn)證結(jié)果，采用以下策略對模型進(jìn)行優(yōu)化：2.1參數(shù)優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化是模型優(yōu)化的核心，主要包括以下幾個(gè)方面：遺傳算法：采用遺傳算法對模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以尋找最優(yōu)參數(shù)組合。貝葉斯優(yōu)化：利用貝葉斯優(yōu)化方法，減少參數(shù)優(yōu)化過程中的計(jì)算量，提高優(yōu)化效率。公式：min其中heta表示模型參數(shù)，D表示訓(xùn)練數(shù)據(jù)，?表示損失函數(shù)。2.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化在參數(shù)優(yōu)化基礎(chǔ)上，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)：模塊此處省略：根據(jù)數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果，若發(fā)現(xiàn)某些物理過程未充分考慮，則此處省略相應(yīng)的模塊。權(quán)重調(diào)整：調(diào)整模型中各模塊的權(quán)重，以提高模型的預(yù)測精度。通過上述驗(yàn)證與優(yōu)化策略，本研究旨在構(gòu)建一個(gè)高效、準(zhǔn)確的模型，以更好地模擬城市熱環(huán)境，為城市熱舒適度研究提供有力的支持。（3）驗(yàn)證結(jié)果匯總驗(yàn)證結(jié)果匯總?cè)纭颈怼克荆候?yàn)證指標(biāo)預(yù)測平均誤差(MAE)預(yù)測均方根誤差(RMSE)決定系數(shù)(R2)歷史數(shù)據(jù)回驗(yàn)0.420.580.89敏感性分析0.350.500.92【表】模型驗(yàn)證結(jié)果匯總從【表】可以看出，模型的預(yù)測結(jié)果與實(shí)際觀測值具有較高的吻合度，驗(yàn)證了模型的有效性和可靠性。六、環(huán)境物理學(xué)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用實(shí)踐環(huán)境物理學(xué)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用實(shí)踐具有重要意義，它可以幫助規(guī)劃者更好地理解城市熱舒適度的影響因素，并采取相應(yīng)的措施來提高居民的熱舒適度。以下是一些具體的應(yīng)用實(shí)踐：綠色城市規(guī)劃：通過增加綠化面積、種植樹木和建設(shè)公園等方式，可以降低城市表面的熱吸收能力，從而減少城市的熱島效應(yīng)。研究表明，綠色植被可以將大量的陽光反射回大氣中，降低地表溫度，同時(shí)降低空氣中的溫度。此外綠化還可以提供陰涼場所，為居民提供更好的熱舒適度。優(yōu)化建筑物的設(shè)計(jì)：在建筑設(shè)計(jì)中，可以采取一系列措施來提高建筑物的熱舒適度。例如，采用綠色建筑技術(shù)、采用高效的建筑材料、合理布局建筑物的朝向和窗戶位置等。這些措施可以降低建筑物的能耗，提高能源利用效率，同時(shí)為居民提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。交通規(guī)劃：合理的交通規(guī)劃可以減少車輛尾氣排放和交通擁堵，從而降低城市的熱島效應(yīng)。例如，鼓勵步行和騎行，發(fā)展公共交通，優(yōu)化道路布局等。此外可以采用綠色交通設(shè)施，如綠色停車場、綠色自行車道等，為居民提供更加便捷和舒適的出行方式。熱島緩解措施：城市規(guī)劃者可以采取一些措施來緩解城市熱島效應(yīng)，如建設(shè)綠色屋頂、綠色墻面等。這些措施可以降低建筑物的熱吸收能力，降低周圍環(huán)境的溫度，從而提高居民的熱舒適度。熱資源利用：城市規(guī)劃者可以利用熱能資源來提高城市的能源利用效率。例如，可以采用太陽能、地源熱泵等技術(shù)，利用自然界的熱能來為空調(diào)系統(tǒng)提供能量，從而降低能源消耗。熱環(huán)境監(jiān)測與評估：通過建立熱環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測城市的熱環(huán)境質(zhì)量，并對城市熱舒適度進(jìn)行評估。這有助于規(guī)劃者了解城市熱舒適度的現(xiàn)狀和存在的問題，從而采取相應(yīng)的措施來改善城市的熱環(huán)境質(zhì)量。環(huán)境物理學(xué)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用實(shí)踐可以幫助規(guī)劃者更好地了解城市熱舒適度的影響因素，并采取相應(yīng)的措施來提高居民的熱舒適度。這不僅可以提高居民的生活質(zhì)量，還有利于城市的可持續(xù)發(fā)展。1.基于環(huán)境物理學(xué)的城市規(guī)劃原則與方法城市規(guī)劃是影響城市熱舒適度的關(guān)鍵因素之一，從環(huán)境物理學(xué)的視角出發(fā)，城市規(guī)劃應(yīng)以優(yōu)化城市微氣候環(huán)境、提高熱舒適度為目標(biāo)，遵循以下基本原則和方法：（1）綠化覆蓋與垂直綠化綠化覆蓋（如公園、綠帶、庭院綠化等）通過蒸騰作用（transpiration）和水蒸發(fā)潛熱（latentheatofvaporization）吸收熱量，同時(shí)通過葉片遮擋（shading）減少太陽輻射輸入，顯著降低地表溫度和空氣溫度。垂直綠化（verticalgreening）則能有效改善建筑壁面熱環(huán)境，降低熱反射（thermalreflection）。?基本公式蒸騰冷卻效應(yīng)可用以下簡化公式表示：ΔT=ETΔT為溫度降低值（°C）ET為蒸騰速率（kg/m2·s）L為水的蒸發(fā)潛熱（約2.45×10?J/kg）M為空氣質(zhì)量（kg）cp為空氣比熱容（約1000【表】：不同綠化配置的降溫效果比較（實(shí)測數(shù)據(jù)）綠化類型覆蓋率（%）降溫效果（°C）大規(guī)模城市公園302.1綠帶（寬20m）101.3垂直綠化150.9（2）建筑布局與通風(fēng)合理的建筑間距和布局能優(yōu)化城市通風(fēng)流通，減少熱島效應(yīng)（urbanheatisland）。通過建立城市風(fēng)道（urbanwindcorridors）和網(wǎng)絡(luò)化通風(fēng)路徑，可以利用風(fēng)壓梯度（windpressuregradient）促進(jìn)熱量和污染物擴(kuò)散。內(nèi)容：典型城市風(fēng)道布局模式（示意內(nèi)容）?關(guān)鍵指標(biāo)建筑平均間距D應(yīng)滿足：D=k?H，其中空氣流動效率（airflowefficiency）可用公式衡量：A=Vin?VoutΔt=（3）材料選用與熱特性技術(shù)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱特性直接影響室內(nèi)外熱交換，環(huán)境物理學(xué)推薦采用符合以下條件的材料：材料類型熱導(dǎo)率k(W/m·K)太陽輻射吸收率α熱惰性指數(shù)D現(xiàn)澆混凝土1.50.708高性能節(jié)能墻板0.120.2512脅木復(fù)合系統(tǒng)0.160.409熱質(zhì)量（thermalmass）可緩沖溫度波動，其最佳設(shè)計(jì)可用以下模型表示：MdTdt=（4）非傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用?太陽能遮陽系統(tǒng)被動式遮陽構(gòu)件可減少建筑墻體直接受熱，有效遮陽系數(shù)（effectiveshadingcoefficient,ESC）計(jì)算：ESC=α?f+1?冷屋頂與熱反射路面采用高反射率材料（如反光型瀝青ECP）的表面，反射太陽輻射（albedoeffect）達(dá)80%以上，計(jì)算地表得熱：Gs=2.城市綠化與熱舒適度改善的實(shí)踐案例在探討城市綠化對于提升熱舒適度的作用時(shí)，我們可以參考以下幾個(gè)具體的實(shí)踐案例，它們展示了綠化如何在不同城市環(huán)境中發(fā)揮其優(yōu)勢，創(chuàng)造更加宜居和可持續(xù)發(fā)展的城市空間。秘魯利馬市綠屋頂系統(tǒng)利馬市位于赤道附近，全年氣溫較高。該市通過鼓勵商業(yè)建筑在屋頂種植綠色植物，不僅緩解了城市熱島效應(yīng)，還提供了額外的隔熱層，減少了建筑的能量消耗。綠屋頂系統(tǒng)在夏季提供了額外的自然冷卻效果，同時(shí)減少了降水徑流，對城市環(huán)境保護(hù)有積極作用。南非約翰內(nèi)斯堡的垂直花園約翰內(nèi)斯堡位于草原地區(qū)，夏天炎熱。城市采取了在高樓大廈設(shè)置垂直花園的策略，這些垂直花園利用墻面和屋頂上的空間種植植物，在建筑物周圍形成了天然的遮陽屏障，有效降低了城市溫度。此外這些綠色屏障還凈化了空氣，增進(jìn)了城市的美觀。美國西雅內(nèi)容市中心的多層公園西雅內(nèi)容通過規(guī)劃設(shè)計(jì)多層公園，打破了傳統(tǒng)綠地的垂直布局，使其與城市的建筑和人口密集區(qū)有機(jī)結(jié)合。這些多層公園不僅增加了城市綠化覆蓋面積，還提供了公共休閑空間，提升了居民的生活質(zhì)量，同時(shí)減少了城市熱環(huán)境對居民舒適度的不良影響。在上述案例中，我們可以看到城市綠化的不同形式和規(guī)模在改善居民熱舒適度方面發(fā)揮了重要作用。這些實(shí)踐案例表明，通過科學(xué)的選址、設(shè)計(jì)和管理，城市綠化不僅能夠?yàn)槌鞘袔砩鷳B(tài)、環(huán)境和心理健康方面的益處，還能夠顯著提升居民的舒適度和幸福感，為構(gòu)建綠色、宜居的城市環(huán)境提供了有效途徑。制造商應(yīng)不斷優(yōu)化和調(diào)整綠化的實(shí)施策略，以應(yīng)對不斷變化的氣候條件和城市發(fā)展需求。3.可持續(xù)城市規(guī)劃與熱環(huán)境管理策略在環(huán)境物理學(xué)的視角下，城市熱舒適度不僅是居民生理感受的重要指標(biāo)，也是衡量城市可持續(xù)發(fā)展水平的關(guān)鍵參數(shù)?？沙掷m(xù)城市規(guī)劃與熱環(huán)境管理策略旨在通過優(yōu)化城市空間布局、增加綠色基礎(chǔ)設(shè)施、推廣節(jié)能建筑等方式，緩解城市熱島效應(yīng)，提升居民的熱舒適度水平。以下將從幾個(gè)關(guān)鍵方面探討相關(guān)策略。（1）綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)綠色基礎(chǔ)設(shè)施（GreenInfrastructure，GI）包括公園、綠地、水體、綠化屋頂?shù)?，能夠通過多種物理機(jī)制改善城市熱環(huán)境。植被通過蒸騰作用（Transpiration）和遮蔭效應(yīng)（ShadeEffect）降低局部溫度，水體通過蒸發(fā)和熱容量調(diào)節(jié)微氣候，而綠化屋頂則能顯著減少建筑表面溫度。1.1植被覆蓋與遮蔭設(shè)計(jì)植被覆蓋率（VegetationCoverRate,VCR）是衡量城市綠化水平的重要指標(biāo)。研究表明，增加植被覆蓋可以有效降低地表溫度。例如，UrbanformandthermalcomfortinUrumqi,China的研究表明，高植被覆蓋區(qū)域的溫度比低植被覆蓋區(qū)域低約2–3°C。植被遮蔭的設(shè)計(jì)需要考慮冠層高度（CanopyHeight,hc）、葉面積指數(shù)（LeafAreaIndex,LAIShaded?Area?其中：hcheta為太陽高度角（°）d為距離（m）1.2水體利用與蒸發(fā)冷卻水體通過蒸發(fā)作用（Evaporation）帶走熱量，產(chǎn)生冷卻效應(yīng)。水體的表面積（Aw）和蒸發(fā)速率（EE其中：Awη為蒸發(fā)效率（%）e為飽和水汽壓（kPa）（2）節(jié)能建筑與熱環(huán)境設(shè)計(jì)建筑是城市熱環(huán)境的主要影響者之一，通過優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)、推廣節(jié)能材料、改進(jìn)供暖通風(fēng)空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)，可以有效降低建筑能耗，提升熱舒適度。2.1熱反射材料與遮陽設(shè)計(jì)建筑表面材料的反射率（Albedo,α）對太陽輻射的吸收有顯著影響。高反射率材料（如白色涂料、金屬板）可以減少熱量吸收，降低表面溫度。例如，反射率與表面溫度的關(guān)系可以表示為：T其中：TsIsα為反射率Tenv遮陽設(shè)計(jì)（ShadingDesign）也是降低建筑熱負(fù)荷的重要手段，常見的遮陽設(shè)施包括遮陽篷、垂直綠墻等。2.2自然通風(fēng)與被動式設(shè)計(jì)自然通風(fēng)（NaturalVentilation）和被動式設(shè)計(jì)（PassiveDesign）可以減少對HVAC系統(tǒng)的依賴，降低能耗。例如，通過優(yōu)化建筑朝向、開窗設(shè)計(jì)、利用穿堂風(fēng)等方式，可以有效改善室內(nèi)熱環(huán)境。以下是一個(gè)典型自然通風(fēng)效果的量化示例：建筑朝向穿堂風(fēng)系數(shù)(λ)有效通風(fēng)面積占比(%)正南北向0.7535正東西向0.4520（3）面向熱舒適度的城市空間規(guī)劃城市空間規(guī)劃應(yīng)充分考慮熱舒適度需求，通過合理的街道格局、開放空間布局、人流活動引導(dǎo)等方式，優(yōu)化局部微氣候環(huán)境。3.1街道格局與開放空間街道寬度（W）、樹蔭覆蓋率（Sc）和建