高密度城市绿地策略的降温效应与间接碳减排潜力分析——以庆北国立大学为例

《Scientific Reports》：Analysis of air temperature reduction and indirect carbon savings by strategies of urban green space creation

本研究针对高密度城市区域碳减排需求，通过ENVI-met模拟分析九种绿地创建策略（屋顶绿化、立面绿化、停车场地下化后地面绿化、闲置地绿化、现有绿地增树、行道树增设及其组合策略）对气温降低及间接碳减排的影响。结果显示，行道树增设策略(S8)降温效果最佳（1.2米高处平均降温0.068℃），组合策略(S9)最大可实现每小时361.36 kgCO2的间接碳减排（相当于峰值用电量的8.55%）。研究证实大学校园可作为城市"绿色枢纽"，为基于空间特征的精准绿化策略提供科学依据，推动碳中和目标实现。

　　

随着城市化进程加速，高密度城市区域面临热岛效应加剧和碳排放攀升的双重挑战。绿色空间作为缓解城市环境问题的重要途径，其碳中和服务功能日益受到关注。然而，现有研究多聚焦于绿地的直接碳汇功能（碳储存与吸收），对通过降温效应实现间接碳减排的机制探索不足，且缺乏针对不同空间特征的精细化绿地策略效果评估。韩国庆北国立大学作为温室气体排放量位居全国高校第二的机构，于2021年率先提出"2040碳中和校园"目标，为高密度城市区域的绿色基础设施优化提供了理想研究场景。

为系统评估不同绿地策略的降温与碳减排潜力，研究团队在《Scientific Reports》发表论文，以庆北国立大学为案例区，设计了九种绿地创建场景：现状区(S1)、无绿地状态(S2)、屋顶绿化(S3)、立面绿化(S4)、停车场地下化后地面绿化(S5)、闲置地绿化(S6)、现有绿地增树(S7)、行道树增设(S8)及六种策略组合(S9)。通过ENVI-met V5.0.2微气候模型模拟夏季典型日气象条件，量化不同策略的气温降低效应，并结合校园用电数据与韩国温室气体排放系数（0.4 kgCO₂/kWh）计算间接碳节约量。

关键技术方法包括：1）基于国家地理信息研究院高分辨率空间数据构建ENVI-met三维模型（网格尺寸4m×4m×4m）；2）采用单一树种（野生樱桃）控制植物变量，聚焦空间布局效应；3）利用气象观测站数据验证模型精度（R²=0.9784，RMSE=0.5648℃）；4）通过垂直气温积分（0-54米）和热容量公式计算潜在节能；5）结合蒙特卡洛模拟分析结果不确定性。

气温降低效果与空间分布

在15:00高温时段，所有策略均呈现显著降温效果（p<0.001）。行人高度（1.2米）分析显示，S8策略降温幅度最大（平均0.068℃），其次为S7（0.046℃）；建筑绿化策略（S3、S4）虽平均降温较小（0.021-0.029℃），但影响范围更广。垂直方向分析发现，S3与S4在18米高度仍维持0.025-0.029℃的降温效果，表明立体绿化对高层空间热环境改善具有独特优势。空间分布上，S8沿道路呈线性降温 pattern，S7集中于现有绿地强化区，而S5、S6则在局部非绿地转化区域呈现最高达0.31℃的瞬时降温。

间接碳节约潜力

16:00用电高峰时段，S8策略的节能效果最为显著（357.58 kWh），相当于190台空调（2.8 kW）运行量，可减少143.03 kgCO₂排放。S9组合策略实现最大碳节约361.36 kgCO₂/h，占该时段校园总用电量的8.55%。值得注意的是，当以单位绿地面积碳节约效率评估时，策略排序发生变化：S8（行道树）与S5（停车场地面绿化）因对不透水面的遮荫效应增强，单位体积碳节约效率最高，凸显了针对下垫面属性优化策略的重要性。

研究结论表明，高密度城市中绿地策略的碳减排效益不仅取决于绿地数量，更与空间布局方式密切相关。行道树策略通过强化不透水面遮荫，成为最优碳减排选择；立体绿化策略则为土地受限区域提供了可行的垂直维度的热缓解方案。大学校园作为城市"绿色枢纽"，其绿地建设应突破单纯增量的传统思路，转向基于微气候模拟的精准规划。该研究为城市绿地碳减排效应的多维度评估提供了方法论框架，其结论可支持决策者制定空间定制化的碳中和路径，对推动《2050碳中和与绿色增长基本计划》等政策落地具有实践意义。