《Sustainable Cities and Society》:Sustainable Active Transportation Infrastructure for Urban Heat Adaptation and Mitigation: A Systematic Literature Review
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本研究通过文献计量分析和系统综述,整合全球证据,探讨城市形态与主动交通基础设施如何影响行人及骑行者的热暴露。发现植被、遮阳、反光材料等设计元素可降低热暴露2-10°C,并提升步行、骑行体验及环境效益。提出气候区导向的冷却策略框架,为热适应型可持续交通规划提供依据。
Neshat Rahmani|Sara Torabi Moghadam|Ayyoob Sharifi
都灵理工大学区域与城市研究及规划跨校部门(DIST),意大利都灵Mattioli大街39号,10125
摘要
全球各地的城市正面临日益严重的热应力问题,这威胁着公共健康、居住舒适度以及活跃交通网络的可用性。尽管人们为扩大活跃出行方式做出了越来越多的努力,但微气候条件往往没有充分融入交通规划和设计中。本研究通过双方法综述的方式,综合了全球关于城市形态和活跃交通基础设施如何影响行人和骑行者热暴露程度的证据。对1,661篇文献的文献计量分析描绘了城市气候与活跃出行方式交叉领域的研究进展和碎片化情况;而基于PRISMA的178项实证研究的系统综述则应用了结构化的定性编码框架,评估了不同气候区和空间尺度下的基础设施类型、城市形态参数、热指标和降温策略。降温效果表现为气温降低或生理等效温度(PET)和通用热气候指数(UTCI)等热舒适度指标的变化。在所审查的文献中,包括植被、遮阳设施、反射材料、水体特征和优化街道几何形状在内的气候敏感设计元素,能够将热暴露程度降低多达10°C。仅限行人的街道、人行道和绿道通常可降低2–3°C的热暴露程度;而对于骑行基础设施,其降温效果在自行车道为0–9°C,在自行车高速公路为1–1.5°C。关键的形态学因素包括天空视野系数(SVF)、高度与宽度(H/W)比例、街道方向、密度和表面材料。案例研究显示,这些设计元素同时带来了可步行性、社交互动和空气质量的提升。为了支持实际应用,我们提出了一个基于证据的框架,将气候区与最佳降温策略、预期的热效果和行为效益联系起来。
引言
随着气候变化和快速城市化进程的推进,城市热问题已成为全球城市面临的日益紧迫的挑战(Rahmani和Sharifi,2025;Chapman等人,2017;Ma等人,2025)。城市热效应的加剧严重影响了户外热舒适度,并对公共健康、居住舒适度以及可持续交通基础设施的可用性构成了关键挑战(Morris等人,2017)。当城市推广步行和骑行以减少碳排放、改善空气质量并提升公众福祉时,城市热效应却成为阻碍活跃交通方式的重要因素,尤其是在极端高温事件期间(Yu和de Dear,2022)。
行人和骑行者是最容易受到热影响的道路使用者,因为他们行进速度较慢,完全暴露在太阳辐射下,并且依靠体力移动,这会增加新陈代谢产生的热量(Melnikov、Krzhizhanovskaya、Lees和Sloot,2020;Hsu和Rodríguez,2024)。因此,环境设计对他们的舒适度、安全性和选择活跃交通方式的意愿具有重要影响(Basu等人,2023;Owen等人,2004)。街道几何形状、植被、遮阳系统和表面材料可以显著影响城市热暴露和降温潜力(Aboelata,2020)。然而,热考虑因素并未普遍纳入交通政策、街道设计标准或基础设施投资计划中(Ma等人,2025)。这些挑战凸显了更好地理解活跃交通基础设施在塑造建筑环境内热舒适度方面作用的重要性。例如,一项针对吉隆坡1,050名工人的调查显示,缺乏遮阳车道、绿色植被和减热建筑材料等有限的缓解措施与不良健康影响密切相关,这强调了将城市热缓解策略纳入城市规划的重要性(Wong等人,2017)。同样,在重庆,密集城市中心的降温效果减弱,凸显了扩大绿化覆盖以减轻城市热岛效应和增强气候适应性的必要性(Wang、Dai、Zhang和Chen,2025)。
关于城市热缓解的研究提出了多种能够改善微气候条件的策略。来自全球各地城市的证据表明,城市设计干预措施可以显著降低热暴露程度并改善活跃交通的条件。例如,树木成行的街道、有遮阳的自行车道和绿道可以将地表和周围温度降低2–8°C,尤其是在植被密集的区域效果更为明显(例如阿尔及利亚的Tlemcen;以色列的特拉维夫;韩国的首尔)(Ghaffour、Ouissi和Velay Dabat,2020;Ali-Toudert和Mayer,2006;Peeters等人,2020)。铺装策略也显示出显著的好处:多孔或高反照率材料可将地面温度降低1–6°C,而在密集的城市峡谷中,反射表面甚至能实现更大的降温效果(卡塔尔的多哈;马来西亚的槟城)(Tukiran、Ariffin和Ghani,2016;Ferwati、Skelhorn、Shandas和Makido,2019)。城市形态和方向起着关键作用,优化的街道几何形状、遮阳覆盖率和通风布局可将PET和UTCI降低2–15°C,从而直接提升行人舒适度(印度的Nagpur;希腊的Thessaloniki;中国的佛山)(Sylliris、Papagiannakis和Vartholomaios,2023;Mohite和Surawar,2024)。补充措施,如水体特征、头顶遮阳结构和人行化措施,也能进一步调节微气候,尽管其效果因环境和拥挤程度而异(西藏的拉萨;香港)(Wong,2020;Ma等人,2019)。重要的是,结合微气候建模、脆弱性映射和行为分析的综合性框架(例如在美国纽约市、澳大利亚Greater Bendigo和澳大利亚悉尼的应用)[(Muslimin和Brasier,2024;(Chayn) Sun等人,2021;Kim和Brown,2021)]表明,当热缓解策略与交通规划和公平性考虑相结合时效果最佳。
然而,现有研究往往孤立地考察城市形态、微气候或交通基础设施,为综合设计和政策干预提供的指导有限(Lanza等人,2022;Dzyuban等人,2022)。因此,将城市热缓解措施与活跃交通基础设施相结合以提升热舒适度和出行能力的潜力尚未得到充分挖掘(Maas、Nikolaou、Attard和Dimitriou,2021)。本研究通过综合1,661篇文献的文献计量分析和178项研究的系统综述,填补了这一知识空白。它识别了最能有效减少活跃交通路线热暴露的城市形态特征、微气候干预措施和基础设施策略。文献计量分析揭示了全球趋势和主题集群,内容分析提供了支持这些集群的详细证据,从而能够评估不同背景下的干预效果。基于这些发现,提出了一个全面的框架,按气候区、干预类型和城市形态对超过100个案例研究进行了分类,便于在不同环境和社会空间背景下系统比较各种策略。该框架为气候敏感的、具有热适应性的活跃交通规划提供了指导,并为城市设计、政策和运营决策提供了依据。
具体而言,本研究旨在回答以下研究问题:
- 1.
如何设计和规划活跃交通基础设施,以增强城市热缓解和适应能力?
- 文献中报道了哪些成功的案例和最佳实践?
- 促进活跃交通对城市热适应和缓解有哪些协同效益和权衡因素?
- 影响这些策略实施的关键障碍和驱动因素是什么?
通过回答这些问题,本综述提供了一个基于证据的指导框架,用于创建能够抵御热效应、支持健康并符合可持续发展目标的宜居和适合骑行的城市。接下来的部分将探讨全球研究趋势,综合基础设施驱动干预的降温效果,评估实施挑战,并提出气候敏感的活跃出行系统设计原则。
部分摘录
研究方法、数据来源、搜索策略和资格要求
本研究采用双方法框架来研究城市热与活跃交通基础设施之间的关联(Escorcia Hernández、Torabi Moghadam、Sharifi和Lombardi,2023)。第一阶段进行了文献计量分析,以识别全球研究趋势、有影响力的作者和领域内的主题集群(图1)(Kumar,2025),使用WOS Viewer工具概述了学术进展和关键影响领域。第二阶段应用了
文献计量分析
文献计量耦合图(图3a)展示了城市热与活跃交通领域的研究合作情况,显示了三个具有不同连接程度的主要集群(Molontay和Nagy,2021)。以德国、西班牙和新加坡为首的红色集群是该网络的核心,德国作为连接度最高的节点,表明其合作工作量最大。西班牙和新加坡也处于中心位置,将欧洲和亚洲的研究社区联系在一起(Mandi?,
讨论
本综述综合了全球关于活跃交通基础设施与城市热缓解关系的研究,突出了既定的模式以及运营整合方面的不足。先前的研究一致表明,城市热效应会影响活跃交通系统的可用性和舒适度(Nazarian等人,2022;Emmanuel和Fernando,2007;Jia和Wang,2021)。然而,我们的研究结果表明,在热舒适度方面仍存在明显的脱节
结论
本综述探讨了活跃交通基础设施如何帮助减少城市热效应并适应气候变化。它研究了城市设计、微气候和热舒适度之间的关系,以支持可持续和有韧性的出行方式。通过文献计量映射和系统内容分析,本研究解决了四个问题:(1)设计特征,(2)有效实践,(3)效益和权衡因素,(4)障碍和驱动因素。文献计量分析识别了
数据来源
本研究使用的文献数据来自Web of Science和Scopus,基于机构订阅许可获取。元数据提取结构和纳入标准见补充信息。所有用于文献计量和内容分析的可视化和分析脚本均使用R语言开发。代码可向联系人索取。
科学写作中关于生成式AI的声明
作者声明,生成式AI工具和Grammarly仅用于支持语言编辑和可读性,并协助准备图形摘要;内容生成或分析决策均未受到这些工具的影响。
作者贡献
概念化:N.R.和A.S.;数据整理:N.R.;形式分析:N.R.、A.S.和S.T.;资源准备:N.R.;软件使用:N.R.;监督:S.T.和A.S.;可视化:N.R.;初稿撰写:N.R.;审稿与编辑:A.S.
CRediT作者贡献声明
Neshat Rahmani:初稿撰写、可视化、验证、软件使用、资源准备、方法论制定、概念化。Sara Torabi Moghadam:监督、方法论制定。Ayyoob Sharifi:审稿与编辑、方法论制定、概念化。
利益冲突声明
作者声明以下可能的财务利益或个人关系可能构成利益冲突:Neshat Rahmani表示得到了都灵理工大学的财务支持。如果还有其他作者,他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢同事和合作者在研究开发过程中的建设性反馈和支持。本研究未接受任何外部资助。