中國網/中國發展門戶網訊 近日，中國科學院空天信息創新研究院（空天院）遙感衛星應用國家工程研究中心研究員孟慶巖研究團隊在城市化環境影響的定量研究方面取得重要進展。該團隊基于氣象觀測站點和大氣再分析數據，采用耦合城市冠層模型的天氣研究與預報模型，結合時空異質性的人為熱數據集和改進的人為熱耦合方法，在相同條件下開展了多個敏感性模擬實驗，科學量化了城市用地和人為熱排放在冬季與夏季對北京近地表氣候和熱舒適性產生的差異性影響。

近幾十年來，由區域氣象條件變化引發的極端高溫事件在各地頻發。北京市位于華北平原北端，受多重因素的疊加影響，夏季酷熱而冬季寒冷，明確城市化對局部氣候變化及其對人體熱舒適性影響的關系，已成為亟待解決的重要課題。

該科研團隊的研究結果顯示，城市化進程加劇了北京市夏季的熱應激，且無法緩解冬季寒冷的室外環境，甚至可能使其進一步惡化。

在夏季，城市用地對近地表氣候的影響比人為熱排放更為顯著。城市用地可使北京日間和夜間的平均氣溫升高0.58°C和1.03°C，而人為熱則分別為0.38°C和0.75°C。此外，城市用地對濕度和風速的影響顯著強于人為熱排放。兩者均導致北京市區相對濕度下降，但城市用地使風速降低，而人為熱排放則有相反的效果。雖然濕度下降在一定程度上有助于緩解夏季熱應激，但二者強烈的增溫效應依然導致了城市熱環境的惡化，表現為通用熱氣候指數（UTCI）和生理等效溫度（PET）這兩個室外熱舒適性指標的顯著升高。

城市用地在冬季會導致北京市氣溫進一步下降，特別是在夜間，降幅可達到2.35°C。相比之下，人為熱排放在冬季的升溫效應較夏季更為顯著，可使北京日間和夜間的平均氣溫分別升高0.86°C和1.89°C。城市用地在日間略微降低相對濕度，而在夜間則表現出顯著的增濕效應。人為熱的除濕作用部分抵消了城市用地在夜間的增濕效應。此外，城市用地還會顯著降低冬季風速，部分緩解降溫帶來的寒冷感。然而，從PET指數變化來看，其降溫和增濕效應依然導致北京冬季室外熱舒適性的惡化，PET平均下降約1.83℃，部分區域降幅超過4°C。盡管人為熱排放對冬季室外熱舒適性有一定的正面作用，但仍無法完全抵消城市用地的負面影響。

這項研究深入探討了城市化對北京夏季熱應激和冬季寒冷環境的復雜影響，不僅為優化城市規劃和改善人居環境提供了重要數據支持，還為應對氣候變化和提升城市居民的生活質量提供了科學依據，可為城市規劃和管理提供科學支撐。

相關研究成果以《城市用地和人為熱對北京冬夏室外熱舒適性的影響》為題于近日在線發表于氣象與大氣科學領域重要期刊《城市氣候》?？仗煸翰┦垦芯可X江康為論文第一作者，副研究員張琳琳為論文通訊作者。

據了解，該科研團隊還開展了大量關于人為熱量化建模的研究，此次成果所用的人為熱輸入即來源于團隊此前發布的全國高時空分辨率多源人為熱數據集。該數據集實現了多熱源的精細時空特征表達，累計下載量已達近四萬次。除了大尺度人為熱建模，該科研團隊還發展了適用于多場景的小尺度高分辨率人為熱估算方法。此外，該科研團隊早期通過基于實際場景的數理統計分析，論證了人為熱與城市熱島之間的顯著關聯及其在城市熱環境中的固定增溫效應，為此次成果提供了重要的理論依據。