深圳市城中村的热环境特征与热岛强度分析

郭秋萍，邹振东，李宏永，邱国玉

北京大学环境与能源学院人居环境重点实验室，广东 深圳 518055

深圳市城中村的热环境特征与热岛强度分析

郭秋萍，邹振东，李宏永，邱国玉

北京大学环境与能源学院人居环境重点实验室，广东 深圳 518055

最近几十年的全球升温和城市化导致了城市地区热环境的持续恶化。由于建筑物密集、绿化少、人口多等原因，城中村的热环境恶化现象更为明显。近年来对城中村的热环境问题的研究，以定性讨论的多，定量的研究少，其主要原因是缺乏系统的观测数据。以地处亚热带的特大城市深圳市为例，选取平山村及绿地为研究对象，通过一年的运动样带观测，分析对比了晴天和极端高温条件下城中村和绿地的热环境特征、热岛强度和热环境舒适度，探讨了影响城中村热环境的主要因素。结果表明：深圳城中村热岛效应明显，月份间的热岛强度关系为：降雨量少的月份热岛更强；一天中各时段的热岛强度变化特征为：热岛强度在日落之后逐渐加强，在20:00至24:00间达到最大值，在午夜后逐渐减弱，最强热岛强度出现于2月份的20:00时，达3.95 ℃。5月至9月深圳的热环境特征为炎热潮湿，热环境极不舒适，城中村与绿地夜间温湿指数差异明显，城中村较绿地热环境不舒适性增加一个等级，夜间为城中村居民室外活动最为频繁的时候，因而对城中村居民带来不舒适的直接感受，进入后半夜之后会进而影响居民的休息，增加空调等的使用，高极端高温天气条件下，城中村与绿地的热环境较普通夏季平均值更为不舒适，容易引发中暑等危害。城中村人工下垫面较自然下垫面占比大，改变原有的水热平衡且引入更多的人为热排放，是引起热岛效应及热环境不舒适的主要原因。这些研究结果可以为城市规划设计提供理论依据。

城市热岛；城中村；热环境；深圳；舒适度

在全球变暖和城市化进程加速的背景下，城市热环境不断恶化，尤其是城市高温现象的频繁发生（Schwarz和Manceur，2014；Zhao等，2014；刘勇洪和权维俊，2014），直接影响到城市的舒适度和宜居性，成为建立生态宜居城市亟需解决的问题（张理茜等，2010）。城市进程加速带来最显著的影响是：农村土地利用方式转变为城市土地利用方式，原有的生态环境发生改变。城市的主要特点包括：其一，城市是非农业人口高密度聚居的区域；其二，城市是高强度的经济活动地区，具有城市交通发达、工业生产及商品流通和消费水平高的特点；其三，城市的下垫面有别于农村，以水泥、沥青、砖石、陶瓦和金属板等坚硬密实、干燥而不透水的建筑材料，代替了原来植物覆盖的疏松土地或空旷的荒地，具有人工建筑物、构筑物集中的特点。同时，人工铺砌的道路纵横交错，建筑物参差不齐，使城市的轮廓忽升忽降，形成人为的“立体下垫面”，在材料与几何形状上都与郊区有很大不同（胡序威，2003；肖荣波等，2005）。城市热岛效应（Urban Heat Island，UHI）是指当城市发展到一定程度时，城市下垫面的改变和人为排热所引起的城区温度明显高于郊区的现象（Taha，1997）。IPCC第五次报告指出，在全球气候变化背景下，全球变暖日趋明显，高温热浪的发生频率将继续增加（Stocker等，2013），而城市地区由于受下垫面改变及人为活动的影响，城市热环境和舒适度恶化，空调等设备的使用消耗了更多的能源，同时又将空调使用时产生的热量排放到空气中，形成城市地区热环境的恶性循环，因而未来城市比之郊区，将面临更严重的高温现象（Chen等，2014；Dousset等，2011）。对热环境的研究有助于认识居民环境的舒适性。自1818年Howard L对伦敦市的研究以来已有近200年历史，静态观测阶段（1820─1920年）的研究以特定城市的典型代表点的单一气象因素研究为主，动态观测阶段（1920─1960年）以汽车等工具对城市某一区域的多种气象因素的综合研究为主，该阶段研究成果总结形成《城市气候》（克拉特采尔，1963），新技术运用阶段（1960年至今）利用卫星遥感和航空测量等技术来认识城市土地利用、土地覆盖类型对城市空间热场的分布特征的研究（Chen等，2006；Mackey等，2011）。在认识城市能量平衡和地表特征的基础上，已有研究利用计算机进行数值模拟和数学建模分析，较为成熟的模型有建立在建筑物热量储存基础上的建筑物能量仿真模型DEO-2 Building Energy Simulation Model（Dhakal和Hanaki，2002）和建立在不同下垫面对热量流动影响的计算机流体动力学模型CFD（Computational Fluid Dynamics）（Takahashi等，2004），这些模型的模拟范围包括从单体建筑到街区中小尺度，但是对于边界参数的选取对模拟结果影响较大，因此模拟结果存在一定偏差。无论是大尺度的遥感研究还是小尺度的热环境模拟，结果均表明：增加城市绿化，增强蒸腾吸热降温能力，是缓解城市热岛，优化城市热环境的最经济有效的措施（Bowler等，2010；Harlan等，2006；Taha，1997），同时城市绿化能够给人心理上的放松，增加城市的宜居性。

城中村是我国城市化过程中的一种特有现象，城市不断扩大吞食近郊的农村，使原来位于城乡结合部的村庄被城市建成区用地包围或半包围，逐渐成为城市的组成部分。城中村与 19世纪前后西方贫民窟具有相通的性质，即城市化进程中居住空间分异的产物，是流动人口集中的低成本、高密度的城市居住区（李莉莉等，2009），具有建设布局不合理、道路交通不方便、公共设施不完善、卫生条件不如意、居住条件不理想、安全隐患大等特点，给城市管理带来诸多不便（张浩和韩伊波，2009），同时城中村由于建筑物布局不合理、绿化少等特点，容易引发热环境的恶化，大大降低宜居性。改革开放带来珠三角经济特区的快速发展，城中村也层出不穷，由于珠三角地区气候炎热潮湿，该地区的热环境研究受到广泛关注（李磊等，2012；罗新华，2006；张正栋和蒙金华，2013）。深圳作为中国第一个经济特区，经历了快速的城市化发展，城市化进程的过程中产生了许多城中村，也带来诸多问题。根据深圳市人民政府编制的《深圳城中村改造总体规划纲要》（2005─2010）的相关统计，深圳市以行政村为单位的城中村241个，其中特区内城中村91个，特区外城中村150个。由于深圳市城市化速度高于一般地区，城中村的开发强度很高，特区内城中村的容积率在3.0以上，而邻近的珠海市城中村平均容积率尚不足1.0。Tian等（2013）的研究指出，1985年后深圳城市化进程加速，导致城区温度迅速增加，尤其是日最低气温，1985年后较1985年前增加了1.64 ℃，这一增温速度远高于广东省其他城市。前人的研究较好地阐述了城市不同区域（商业区、城中村、公园等）的热岛值，指出商业区、城中村等人为活动活跃的地区热岛值高，最高可达5 ℃（李宏永，2013；李翔泽，2014；李翔泽等，2014）。在此基础上，本研究利用温湿指数的概念来评价环境的热环境舒适度（Thom，1959），以评价城市热岛效应对热环境舒适性带来的影响，以及对人体造成的影响。本研究成果在课题团队基于2年样带实验的成果，以深圳市特区内的平山村为例，认识该城中村的热环境特征，以为城市规划中的城中村改造提供依据。

1 研究区域

本研究是运动样带实验的研究成果之一，运动样带的研究范围是深圳市南山区大学城及其周边的一条长为 8 km的样带，经纬度为 113°57′E、22°35′N，海拔高度约为20 m（图1(a)）。前人的研究表明，土地利用类型变化对气温的影响范围是150 m（Yokohari等，2001），因而研究将样带两侧150 m范围内的土地利用情况进行划分认识。根据Google Earth图及实地考察，将土地利用类型划分为林地、草地、水体、裸露空地、道路和停车场、建筑物、砖地7种类型（Yokobori和Ohta，2009），并根据植被类型、道路宽度、建筑物特征等因素用47个划分切点将样带划分成为26个不同的样带段。本研究主要考虑城中村样带段及参考绿地样带段，其中，城中村（平山村）位于点25与点26之间，其平视图如图1(b)所示，双向两车道，几乎无绿化，住宅区楼房密集、间距小，底层为商铺。参考绿地位于点15与点16之间，周围基本为树林和草地，南侧毗邻塘朗山公园，可视为郊区绿地系统，该段位于深圳市西丽大学城内，双向四车道，双侧砖行道（半透水砖路面），天然杂混林（相思为主，马尾松、合欢、垂叶榕等，行道树为秋枫）。

2 数据来源与研究方法

2.1 温度及湿度的观测

样带实验贯穿时间为2011年7月至2013年7月，利用电动自行车沿图1（a）所示样带路线骑行，每2 h进行1次（雨天除外）。实验利用电动自行车作为移动观测工具，车上装有Garmin GPS接收机自动记录车辆的位置（如图 2所示）。车上同时载有Cu-Co热电偶（分辨率0.01 ℃，较HMP60灵敏且精度高）用以测量空气温度，载有HMP60温湿度传感器用以测量空气湿度（分辨率0.01%），热电偶及温湿度传感器连接CR1000数据采集器（内存4 MB，12 V直流电供电，8个差分通道），自动记录数据。热电偶和温湿度传感器放置在由2个不同尺寸的白色聚氯乙烯塑料管制成的套筒内（大小塑料管的长度/直径/厚度分别 250/80/3 mm 和230/55/2 mm，小塑料管内外均涂黑漆，大塑料管内涂黑漆，外包锡箔纸），套筒水平放置，口朝正前方安置在电动自行车上，以避免太阳辐射和电动自行车散热影响。车速为每小时15 km，每次耗时30 min左右，Cu-Co热电偶每秒钟输出1个数值，数据采集器记录时间间隔为5 s。城中村与参考样地距离较近，因此认为两处的温湿度采集是同时进行的，不做时间上的校正。

图1 研究样带及城中村（b）与周围的植被区（c）（城中村位于深圳市南山区西丽的平山村，是深圳典型的城中村，居民主要为外来务工人员）Fig. 1 The belt transect and the Urban village(b, common urban village in Shenzhen, resided mostly by migrant workers) and neighboring vegetated area (reference site)

图2 实验装置示意图Fig. 2 Observation e-bike and experimental instruments (Left: GPS device; Right: CR1000 data logger)

2.2 气象数据观测

气象数据来源于中国气象科学数据共享服务网（http://cdc.cma.gov.cn），选择了深圳气象站自2011年7月至2013年7月的气象数据，用以筛选不同天气情况；同时在校园内安置有小型气象自动站，作为参照。由于深圳长夏短冬，晴天多，高温时间长，而高温时间内的城市热岛引起的热环境不舒适对人们的生活影响更为剧烈，因而本研究只选取了晴天条件下的温湿度数据进行研究。本研究中晴天被定义为无降水、日照时间在6 h以上、无云层或者少云层的天气。极端高温天被定义为日最高气温超过33 ℃的典型晴天。

2.3 土地利用类型的确定

结合Google Earth及实地考察，将研究区域的土地利用类型分为建筑物、砖地、马路、林地、草地、裸地、水体7种类型（Yokobori和Ohta，2009），城中村和参考绿地均无水域面积。本研究以样带路线左右各150 m内的土地利用类型为影响温湿度的主要因素，不同土地利用类型面积除以样带路线150 m缓冲区的面积的值，即为该类型的土地利用类型面积占比。除水域外其余6种土地利用类型的面积占比结果如图3所示，城中村以人为改造过的下垫面最多，以建筑物比例最高，其次是砖地和马路，分别占比 47.16%、31.11%和 7.57%，共占比85.84%。参考绿地以自然本底的下垫面为主，林地占比51.25%，草地占比27.02%，共占比78.27%。

图3 城中村与参考绿地不同土地利用类型面积比例Fig. 3 Percentage of different land cover types in urban village and reference site

2.4 城中村热岛强度计算

城市热岛强度即是指城市气温与郊区气温的差值，深圳市的快速城市化造成基本无郊区的格局，因而本研究类比同类研究（Yokohari等，2001），选取城市内绿地覆盖度高，植被类型丰富的区域作为参考绿地，本研究以参考绿地为参考段（南侧毗邻塘朗山，为自然本底保留较为完整的山体，参考绿地与塘朗山植被属于成片的植被资源），将城中村气温与参考绿地气温的差值当作城中村的热岛强度，其计算式如式（1）所示（Yan等，2014；Yokohari等，2001）。

其中，UHII是城市热岛强度（Urban Heat Island Intensity）。

2.5 热环境舒适度计算

舒适是人的本能要求，人体感觉舒适的程度与气象条件关系非常密切，这种感觉是人对气象场中湿度、湿度、风速及辐射等因素所构建的热环境的综合感觉。研究区域内辐射差异较小，夏季晴朗天气条件少有大风天气，且风速的影响不连续，因而研究区域夏季热环境的影响因素是气温和湿度，因而利用温度和湿度对其环境舒适性进行评价。在评价环境舒适中，综合考虑气温和湿度对人体舒适度影响的指标中应用最多的为Thom（Giles等，1990；Thom，1959）提出的温湿指数（Thermal Humidity Index，简称THI），它的计算公式为：

其中，T为温度（℃），RH为相对湿度（%）。THI与人体舒适度等级对应关系如表1所示（Giles等，1990；李兴荣等，2010）。

表1 温湿指数(THI)与人体舒适度关系Table 1 The relationship between THI and thermal comfort level

李兴荣等（2010）的研究指出，式（2）不切合深圳地区实际情况，由其计算得的舒适度指数日变化小，难以区分；而且所得结果，数值偏小，与国际上通行的舒适度指数与人体感觉程度的对应关系不符。原因在于式（2）较适用于中纬度地区，而深圳靠近热带海洋，夏季大气水汽含量大，即使气温变化不大，人体的感觉也会有很大变化，为了充分体现气温与舒适度的这一关系，也与国际上通行的舒适度指数与人体感觉程度的对应关系一致，因而减小了原有公式中湿度项的权重，通过其研究论证及数据实证提出一个更适合深圳的舒适度评价指标：

本研究采用式（3）来计算城中村与参考绿地的热环境舒适度情况。

3 结果与分析

根据深圳市气象局统计资料，深圳市春季为 2月6日至4月20日，夏季为4月21日至11月2日，秋季为11月3日至第2年1月11日，冬季为1月12日为2月5日（深圳市气象局，2012）。本研究使用2011年11月至2012年10月一整年的温湿度数据进行研究分析，能够展现城中村与参考绿地的热环境特征。

3.1 城中村与参考绿地温湿度变化特征

典型晴天条件下，城中村和参考绿地（以下简称绿地）的温度和湿度呈现相似的规律。如图4所示，城中村与参考绿地的温度变化规律基本一致，与太阳辐射时长呈现较好的正相关关系，日间气温较夜间高，夏季气温较冬季气温高。本研究以城中村与绿地各月晴天的平均温度与湿度代表其在对应月份的温湿度特点，由于样带实验为每2 h一次，取实验当天0:00至22:00为当天的数据，24:00即第2个0:00为次日的数据，因此温湿曲线不连续。从图4可见，3月至6月的气温不断上升，因此，次月0:00时的平均气温高于当月22:00时的平均气温，6至8月的气温变化不大，因此次月0:00的平均气温与当月 22:00的平均气温在数据上较为连续，8月至12月气温不断下降，因此次月0:00的平均气温远小于当月22:00的平均气温，12月至翌年2月深圳处于秋、冬季节，气温容易出现乍暖还寒的现象，因此曲线波动较大。5月份至10月份为深圳的夏季，历时半年之久，日最高气温一般高于30 ℃，5月份至8月份的日最低气温高于25 ℃，9、10月份的日最低气温也高于20 ℃。2月份出现最低气温在 10 ℃左右。城中村与绿地的气温差异在日间较小，在夜间则很明显。城中村与绿地的湿度数据如图5所示，深圳常年处于高湿的环境，夜间湿度较日间大，在炎热的夏季，夜间相对湿度可达90%左右，日间相对湿度也在40%以上。5至10月份的相对湿度在45%至90%，加上炎热的气温条件，形成非常不舒适的湿热气候。城中村与绿地的温湿度差异主要体现在夜间，湿度差异在5月份至8月份的夜间尤为明显，一方面，城中村地区高温引起水蒸汽的蒸发；另一方面，城中村极少有绿化，难以保存水汽，因而城中村地区湿度较绿地低。

图4 城中村与参考绿地2011年11月至2012年10月气温变化趋势（每月晴天平均值）Fig. 4 Characteristics of air temperature in urban village and reference site from November 2011 to October 2012 (daily average of each month)

图5 城中村与参考绿地2011年11月至2012年10月相对湿度变化趋势（每月晴天平均值）Fig. 5 Characteristics of relative humidity in urban village and reference site from November 2011 to October 2012 (daily average of each month)

3.2 城中村的热岛强度及其特征

城中村的热岛强度即指城中村与参考绿地的气温差值，城中村热岛强度随时间的变化规律如图6所示。从月份上来看，2011年11月至2012年2月，以及2012年9月至2012年10月的热岛强度较2012年3月至2012年8月热岛强度高，前者处于干燥凉爽的秋冬季节，后者处于潮湿炎热的春夏时分。根据深圳市气象局的降水数据可以看出，2011年11至2012年2月以及2012年9月至2012年10月的月降水量少于60 mm，其余月份的降水量大于140 mm，这与Sun等（2012）的研究结果一致，即降水量较多的月份热岛强度较弱。从日平均热岛强度来看，热岛强度一般在日落后开始增加，午夜后开始减少，日间热岛强度较夜间低，热岛强度的最大值一般出现在20:00至24:00。热岛强度最高的3个值分别是：2月份20:00时，3.95 ℃；9月份0:00时，3.73 ℃；9月份22:00时，2.8 ℃。18:00时至24:00时是城中村居民室外活动最为频繁的时间，城中村此时的平均气温达29.55 ℃，而绿地的平均气温为27.84 ℃，即5月份至9月份城中村平均热岛强度达 1.71 ℃，引起城中村热环境的不舒适，导致夜间热岛强度较高的因素包括下垫面的改变引起的水热平衡的改变和人为热排放（Chow和Roth，2006；Oke和Maxwell，1975）。

图6 城中村自2011年11月至2012年10月热岛强度变化趋势（每月晴天平均值）Fig. 6 Characteristics of heat island intensity in urban village from November 2011 to October 2012 (daily average of each month)

城中村的热岛效应的出现主要是：由于城市化改变了区域下垫面，人为活动所释放的热量和大气污染进一步恶化热环境。城中村以人为下垫面为主，面积占比85.84%，参考绿地以自然本底的下垫面为主，面积占比78.27%。城中村地区的人为下垫面的改变及城中村建筑物形成的“立体”下垫面，减少了地表对太阳辐射的反射率和地面长波净辐射，反射过程在建筑群间多次反射和吸收，加之建筑材料的导热率、热容量和热导纳较自然下垫面大，蓄热能力更强，因而城中村区域能够吸收更多的太阳能量（Bowler等，2010；Taha，1997）。更多的人为下垫面占比表征了更频繁的人为活动，进而带来了更多的人为排热。人为活动排入环境中的热量包括3个方面：人体散发出来的热量、城市机动车及空调等设备使用释放的热量和生产活动排热。人为活动排放的热量占城市能量平衡中的比例首先与纬度有关，在低纬度地区占比非常少，新加坡地区人为热与净辐射之比为0.03%左右，在高纬度如莫斯科地区人为热可相当于净辐射的 300%以上（Kalma等，1975）；同时还与气候条件、人口密度、工业和交通运输量等相关。此外，人工材料对自然植被的替代，导致城市下垫面的蓄水能力不足，不能提供充足的水分供给蒸发，植被的减少也削弱了蒸散发作用，导致温度的波动性加大，容易出现极端高温天气（Chen等，2014；Dousset等，2011）。

3.3 极端高温天气条件下城中村的热环境特征

本研究选取的高温天为日最高气温高于 33 ℃的晴天，共7 d：2012年6月8日，2012年6月28日，2012年7月19日，2012年7月30日，2012年8月24日，2012年8月25日和2012年8月28日。由图7可见（其中极热晴天为如前所示的7 d高温天，普通晴天为除这7 d之外6月至8月的其他晴天），极热晴天的热岛强度普遍较普通晴天高，说明高温天气进一步恶化了城中村的热环境，造成了热环境舒适度的进一步恶化。同时高温天气增加了空调、冰箱等制冷设备的使用，排放进入环境的热量导致城中村地区气温的进一步上升，形成热环境的恶性循环。极热晴天较普通晴天的热岛强度平均高出0.4 ℃，这一现象在夜间更为明显，最大可达 0.87 ℃。因此，在极端高温天气情况下，城中村的热岛强度将较普通晴天更高，使得居民会加大空调等制冷设备的使用，其设备排热进入给空气加温，造成了城中村热环境的恶性循环。

图7 极端高温天气情况下城中村热岛强度特点（误差棒正负为一个标准差）Fig. 7 Characteristics of heat island intensity in extremely hot days in urban village

3.4 城中村与参考绿地热环境舒适度特征

采用“2.5”中式（3）的计算方法，分别计算了城中村和绿地夏季热环境舒适度。其计算结果如图8所示。

从月份上来看，城中村和绿地最不舒适的月份为6、7、8月份，这与日常生活的感觉相符合，5、9月份次之，10月份由于温度和湿度较之其他时间下降，热环境较为舒适。从每月平均结果来看，日间，城中村与绿地的热环境舒适度基本一致，差别主要出现在夜间，这一结果与城中村夜间较高的热岛强度相一致。以热环境最不舒适的6月份至8月份为例：20:00至22:00时，城中村仍然处于“很热”的热环境状态，而绿地已经转为“炎热”的热环境状态；0:00至6:00时，城中村处于“炎热”的热环境状态，绿地则已经转为“较热”的热环境状态。由此可见，城中村在夜间的热环境舒适度整整较绿地高出了一个热等级，如果人们在此时进行室外活动，更容易引起中暑。由图3可见，城中村地区以建筑物、砖地、马路等人为下垫面为主，绿地以林地、草地等自然下垫面为主。建筑物、砖地和马路是城市化进程中人为改变了自然下垫面的产物，粗糙度、反射率、导热率、蓄热量和透水蓄水量等发生改变，从而改变了城市的水热平衡（Bowler等，2010；Taha，1997；徐涵秋，2009），是引发城市热岛效应的主要因素。同时这些土地利用类型也意味着更多的人类活动，如建筑物带来居民活动的空调等热排放，马路意味着更多的交通热排放。而林地、草地、裸地、水体是自然界原本可能存在的土地利用类型，能够较好地将热环境稳定在较为舒适的水平。人工建筑的增加、绿化的减少和人为活动的增加，带来温度和湿度的差异，引发了城中村的热环境不舒适。

图8 城中村与参考绿地在夏季的舒适度特征（每月晴天平均值）Fig. 8 Characteristics of thermal comfort index in summer in urban village and reference site (daily average of each month)

图9 城中村与参考绿地极端高温天气条件下的舒适度特征（误差棒正负为一个标准差）Fig. 9 Characteristics of thermal humidity index in urban village and reference site during extremely hot days

进一步，笔者研究了极端高温天气情况下城中村的热舒适情况，其日期选取同“3.3”。如图9所示。日间，城中村与绿地均处于很热甚至酷热的热环境，但城中村与绿地的舒适度差别在18:00时之后逐渐拉大，该现象将一直持续到次日凌晨。在0:00至6:00时和20:00至22:00时，城中村较绿地的热环境舒适度均高出一个等级，居民在城中村和绿地进行室外活动的舒适感觉差别明显，城中村的室外活动可能引起中暑。

从上述的研究结果可以看出，城中村最强的热岛强度出现于2月份和9月份，但是这2个月份深圳市的气温并不最高，因而并不会对热环境的舒适性造成非常恶劣的影响。2月份城中村热岛强度出现全年最高值3.95 ℃，但由于2月份深圳市处于冬季，城中村的热岛效应使得城中村区域更为温暖，反倒增加了城中村的热环境舒适性。然而5月份至 10月份，城中村的热岛效应导致其温湿指数较绿地高，将引起城中村的热环境较绿地热环境的不舒适性。在3.2中可见，深圳典型城中村的热岛效应在干燥季节较潮湿季节更为明显，推断其原因是在干燥季节，土壤含水量土壤水分减少，空气中水分子也会减少。城中村区域由于植被稀少，地面以房屋和砖地为主（有空隙），绿地植被茂盛，地面以树林和草地为主，因而城中村区域蒸散发量的减少较绿地更为明显，蒸散发的降温效果也更为不明显，因而容易出现较强的热岛效应（Sun等，2012；Zhao等，2014）。而深圳市热环境的不舒适性在潮湿季节更为明显，这首先是与深圳市“雨热同期”的气候特点有关，夏季的高气温和高湿度直接引起热环境的不舒适。城中村由于热岛的加温作用，在夏季较之绿地更为不舒适，这主要是因为植被的减少，增加植被能够有效调节热环境的舒适性，在极端高温天气其作用更为明显。

综上，城中村区域在冬季的加温作用虽然可以使冬天暖和舒适，但是在夏季由于热岛效应会引起热环境的不舒适，由于深圳市“冬短夏长”的特点，应当增加植被覆盖度，从而有效调节热环境的舒适性。

4 结论

（1）城中村热岛的特点为：降雨少月份的热岛效应较降雨多月份的更强，夜间的热岛效应较日间的更强。城中村的热岛强度的日间变化规律是，在18:00之后开始增加，在20:00至24:00达到最大值，在午夜后减少。

（2）在18:00至24:00时为城中村及附近居民室外活动最为频繁的时间段，5月至9月该时段城中村温度将比绿地平均高出 1.71 ℃，引起城中村地区热环境的不舒适，增加空调等使用容易导致热环境的恶性循环。

（3）极端高温天气条件下的热岛强度较普通晴天的更强，这一现象在夜间更为明显，两者的差值最大可达0.87 ℃。

（4）研究区域的城中村与绿地夏季炎热潮湿，热环境极不舒适。城中村与绿地温湿指数有较大差异，且这一差异在夜间更为明显，城中村在夜间的热环境舒适度较绿地增加了一个热等级，对城中村居民的生活造成一定影响。

（5）城中村人工下垫面面积占比大、自然下垫面面积占比小，改变了原有下垫面的水热平衡，增加了人为热的排放，是造成城中村气温较绿地高、热环境较绿地差的主要因素。

致谢：参加本项目野外观测的有王水山、李翔泽、夏青、俞业夔、鄢春华、郝祥林、向皎等人，在此向他们表示衷心的感谢。没有他们的付出和努力，就不可能完成这项耗费和投入巨大的项目。

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Analysis on the Thermal Environment of Urban Village in Shenzhen

GUO Qiuping, ZOU Zhendong, LI Hongyong, QIU Guoyu
Key Laboratory for Urban Habitat Environment Science and Technology, School of Environment and Energy, Peking University, Shenzhen 518055, China

Climate change and urbanization lead to worse thermal environment in urban area. Urban village is an endemism in China, with dense buildings and few vegetation, resulting in terrible thermal environment. The research focuses on Pingshan Village of Shenzhen, a typical urban village in Pearl River Delta Region. According to air temperature and relative humidity data obtained by mobile traverses from November 2011 to October 2012, the research analyzed the characteristic of urban heat island intensities in fine weather days, extreme hot days, together with thermal comfort index of urban village comparing to those of green space. Shenzhen was affected by tropical monsoon climate of South Asia, with summertime lasting for half a year, with highest air temperature of 30 ℃ and highest relative humidity of 90%. The results showed that urban heat island intensities during dry months were stronger than those of wet months. Urban heat island intensity of urban village usually increased after sunset and decreased after midnight, with highest value occurred in the time between 20:00 and 24:00, reaching 3.95 ℃ at 20:00 of February. Shenzhen experiences summertime from May to September, with hot and humid weather. During this period of time, the Average urban heat island intensity was 1.71 ℃ from 18:00 to 24:00, when residents returned to urban village, making an uncomfortable environment for them. Moreover, the research calculated thermal humidity index (THI) to figure out the differences of thermal environment situation between urban village and green space. The thermal environment was terrible during June to August of both areas, while THI of urban village was higher than reference green space, meaning worse thermal environment, especially during nighttime. The thermal environment got worse during extremely hot days in urban village, leading to higher urban heat island intensities and higher THI, resulting in more terrible thermal environment. The terrible thermal environment of urban village was ascribed to changing of underlying surface from natural land to artificial land, leading to changes of heat balance and water balance.

urban heat island; urban village; thermal environment; Shenzhen; thermal comfort

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.03.009

X16

A

1674-5906（2015）03-0427-09

郭秋萍，邹振东，李宏永，邱国玉. 深圳市城中村的热环境特征与热岛强度分析[J]. 生态环境学报, 2015, 24(3): 427-435.

GUO Qiuping, ZOU Zhendong, LI Hongyong, QIU Guoyu. Analysis on the Thermal Environment of Urban Village in Shenzhen [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(3): 427-435.

深圳城市热环境、植被蒸腾及其降温效果的实验研究（JCYJ2014041714423187）；深圳市知识创新计划（JCYJ20130331145022339）

郭秋萍（1990年），女，硕士研究生，研究方向为城市热环境研究。E-mail: guoqp08@gmail.com *通信作者：邱国玉（1963年生），男，教授，博士生导师，主要从事环境与能源信息工程方向的研究。E-mail: qiugy@pkusz.edu.cn

2014-12-08