编辑推荐：
城市热应激与绿色基础设施效果评估：基于里斯本和伊斯兰堡的模拟研究表明，GBI可减少40%热应激日，但受限于空间和气候模型精度，未来仍需加强适应性规划。
尼尔斯·索维里恩斯（Niels Souverijns）| 德克·劳瓦特（Dirk Lauwaet）| 蒂亚戈·卡佩拉·洛伦索（Tiago Capela Louren?o）| 伊内斯·戈麦斯·马克斯（Inês Gomes Marques）| 法哈德·赛义德（Fahad Saeed）| 玛丽亚姆·萨利赫·汗（Mariam Saleh Khan）| 卡迪贾·伊尔凡（Khadija Irfan）| 萨兰蒂斯·乔治乌（Sarantis Georgiou）| 拉卢卡·达维德尔（Raluca Davidel）| 米歇尔·德·帕普（Miechel De Paep）| 塞弗琳·赫曼德（Séverine Hermand）| 查汉·M·克罗普夫（Chahan M. Kropf）| 卡姆·拉姆·杨（Kam Lam Yeung）| 昆汀·勒让（Quentin Lejeune）| 英加·门克（Inga Menke）| 卡尔·F·施莱斯纳（Carl F. Schleussner）
比利时莫尔市的弗拉芒技术研究所（Flemish Institute for Technological Research, VITO）
摘要
基于自然的解决方案常被提出作为全球城市应对热应激和高温的适应措施，但对其潜在效果的量化研究仍显不足。在里斯本和伊斯兰堡，我们与当地利益相关者共同设计了一系列城市规划策略，这些策略采用了文献中常见的绿色和蓝色基础设施方案。利用UrbClim模型模拟了这些方案在气候时间尺度上降低温度和热应激的效果，空间分辨率可达米级；同时通过CLIMADA模型量化了它们对睡眠质量、热应激和热浪暴露的潜在益处。绿色和蓝色基础设施通常能有效缓解热应激，最多可减少40%的热应激天数，主要通过遮挡直射阳光和降低地表温度实现。夜间温度的降低最有效的方法是开放城市区域；而白天温度的降低则受益于增加高植被和树木（最多可降低0.5°C）。为了最大化对人口的好处，城市规划策略应聚焦人口密度最高的区域，因为温度降低和热应激缓解效果在干预区域之外会迅速减弱。尽管这些绿色和蓝色城市规划方案已被证明具有积极作用，但在当前政策情景下，它们仍存在明显的适应局限性。
引言
热浪目前被认为是最具影响性的自然灾害之一，每年导致约50万人死亡（Zhaoet等人，2021年）。随着气候变化导致极端温度的频率和强度增加，预计人们将面临更严重的热暴露风险（Li等人，2020年）。除了对身体健康的威胁外，过高的温度还会带来其他负面影响，如降低劳动生产率和GDP（Orlov等人，2020年；Zhaoet等人，2021年；Kotzet等人，2024年）、增加能源消耗（Santamouris等人，2015年）、犯罪率上升（Chersich等人，2019年）以及抑郁症和心理健康问题增多（Thompson等人，2023年）。城市人口尤其脆弱（Brown，2020年），因为城市热岛效应（UHI效应，Oke，1982年）会进一步加剧温度升高。此外，随着气候变化和未来城市化进程，城市中的热浪暴露预计会更快增加（Fischer等人，2012年；Wouterset等人，2017年；Liuet等人，2022年）。室外热应激也会室内持续存在（Ma等人，2023年），限制了人们的降温能力（Jiang等人，2023年）。贫困社区和弱势群体受影响最严重，因为他们的住所往往缺乏适当的隔热设施、空调和其他降温设备（Souverijns等人，2022年）。
为减少未来城市中的热应激暴露，必须将全球变暖控制在尽可能低的水平，最好是在《巴黎协定》规定的范围内（全球平均温度比工业化前水平低2°C以上）。然而，部分变暖和风险不可避免。因此，需要考虑适应措施和提高对极端高温的应对能力，以增强城市人口的韧性（Hatvani-Kovacs等人，2016年）。
智能城市规划提供了降低城市温度和热应激的工具。在这方面，可以考虑多种设计方案。基于自然的解决方案（NBS）和具体的绿色及蓝色基础设施（GBI）通常是降低城市温度的基础。Kumar等人（2024年）的最新研究表明，这些措施可使全球许多城市的日温度降低数度。通过改造现有基础设施，不同研究也观察到热应激的减少（Kabischet等人，2016年；Augusto等人，2020年）。Schwaab等人（2021年）发现，城市树木可使293个欧洲城市的地表温度降低12°C；而在北京老城区，应用多种NBS策略后，气温可降低超过1°C（Su等人，2022年）。在英国的一项研究中，林地比蓝色基础设施在降温效果上更佳（Sahani等人，2023年）。新加坡可能是最具长期绿色适应视野的城市，早在1960年就开始了相关项目和植树工作。这一举措使城市逐渐转变为“自然中的城市”（Cui等人，2021年），不仅提高了防洪能力，还增强了海岸保护和热适应能力（Chow，2018年）。
除了直接降低温度外，这些措施还对公共卫生（Kabischet等人，2017年；van den Bosch和Ode Sang，2017年）、生物多样性（Epelde等人，2022年）及其他社会经济领域（Panno等人，2017年；Vervoort等人，2024年）产生了积极影响。此外，多项研究表明NBS具有成本效益（Van Zanten等人，2023年；Takacset等人，2025年），并得到了公民的广泛支持和认可（Badura等人，2021年）。
Frantzeskaki（2019年）强调了与多元利益相关者、地方政府机构和市民共同创建NBS的重要性。需要不同城市参与者的综合方法来确保包容性、宜居性和韧性。因此，利益相关者的参与有助于制定出具有社会公平性和针对性的适应措施，提高其合法性和接受度（Meeset等人，2012年；Meeset等人，2019年）。此外，参与式方法通过将适应措施与当地优先事项和资源相结合，提高了其实施和可持续性（Fisher等人，2022年）。这凸显了应对城市气候变化带来的复杂挑战时，建立包容性和协作性框架的必要性。
为了评估热应激以及NBS和GBI对城市环境和温度的影响，有多种工具可供使用。卫星观测能提供详细的空间信息，但观测周期固定，可能会受到云层遮挡，且其热波段仅限于测量地表温度（Almeida等人，2021年）。地表温度并不总是空气温度的良好代理指标，而后者通常是计算下游影响所必需的。热应激通常通过辐射、空气温度、风速和湿度综合计算得出，常用指标包括湿球黑球温度（WBGT）或通用热舒适指数（Budd，2008年；Blazejczyk等人，2012年）。气候模型可以提供时间和空间上一致的结果，捕捉所需的大气变量，并允许调整土地利用特征以适应（潜在的未来）气候变化。然而，这些模型存在空间分辨率和计算资源需求等限制因素。例如，天气研究和预报模型（WRF）能够对城市环境进行高分辨率模拟，但需要大量的计算资源（Mughal等人，2020年）。另一种选择是使用更简单的城市边界层模型和微尺度模型，它们能模拟有限区域的气象和气候信息（Lobaccaro等人，2021年）。
最新研究表明，即使在同一城市内，绿色基础设施和NBS的效果也可能存在显著差异（Makido等人，2019年；Cortinovis等人，2022年）。需要更详细的分析和可复制的协议，为城市决策者提供准确的信息（Seddon等人，2020年；Probst等人，2022年；Ferrario等人，2024年）。
在本文中，我们通过里斯本（葡萄牙）和伊斯兰堡（巴基斯坦）两个不同的城市案例，进一步证明了GBI的有效性。选择这两个城市是因为它们具有独特且不同的社会经济脆弱性，同时面临共同的热应激风险，这为比较发达国家和发展中国家以及不同城市规划方法提供了实际测试平台。这两个地区都提供了丰富的利益相关者参与机会，从而为普遍适用的城市规划方法提供了实践基础。我们的研究问题包括：
•共同设计的绿色和蓝色基础设施组合对温度、热应激及其对人口的影响有何作用？这些方案之间有何差异？
•不同绿色和蓝色基础设施在应对（未来）气候变化方面的影响潜力有多大？
方法论
本文的方法论步骤总结见图1。
里斯本大都会区
根据第2.2节描述的分析设计方法，为里斯本大都会区（LMA）编制了空间容量图和热应激缓解措施目录（Davidel等人，2024年，附录1）。在与利益相关者的合作下，制定了不同强度的适应策略，最终形成了五种不同的方案（图3）：
•开放城市化的
讨论与结论
许多研究提倡利用绿色和蓝色基础设施（GBI）进行韧性城市规划，作为应对当前及气候变化引发的未来热应激的潜在工具（Seddon等人，2020年）。然而，目前缺乏量化其潜在益处的研究，主要是由于缺乏评估这些措施影响的工具。
在本研究中，我们提出了一种综合方法来评估这些适应措施的效果
CRediT作者贡献声明
尼尔斯·索维里恩斯（Niels Souverijns）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、软件开发、方法论设计、数据管理、概念化。
德克·劳瓦特（Dirk Lauwaet）：撰写 – 审稿与编辑、软件开发、方法论设计、资金筹集、概念化。
蒂亚戈·卡佩拉·洛伦索（Tiago Capela Louren?o）：撰写 – 审稿与编辑、验证、方法论设计、资金筹集、概念化。
伊内斯·戈麦斯·马克斯（Inês Gomes Marques）：撰写 – 审稿与编辑、验证、方法论设计、概念化。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
