综述：城市植被与热指标动态变化在应对热相关挑战中的作用：以地方气候区为框架的综述

《Sustainable Cities and Society》：Urban vegetation and thermal indicators dynamics to address heat-related challenges: a review framed by Local Climate Zones

　　布鲁诺·瓦尔加斯·阿多诺|霍伊·凯·索|洛里恩·内斯比特|西尔瓦娜·阿马拉尔
巴西国家空间研究所（INPE）教育、研究与推广协调部（COEPE）遥感研究生项目（PGSER），圣若泽多斯坎波斯，SP，12227-010，巴西

**摘要**
局部气候区（LCZ）分类系统有助于全球范围内分析与热相关的城市规划差异。LCZ类别根据城市形态参数（如不透水面比例、建筑高度和建筑表面比例）进行区分。尽管LCZ框架内的植被-温度关系尚未得到全面记录，但理解这一动态可以改善跨学科的城市气候分析。我们使用PRISMA指南，分析了156项比较不同植被覆盖度下LCZ热指标的研究，以及32项评估影响LCZ热指标的植被特征的研究。植被有助于降低空气和表面温度，开放和植被覆盖区域（LCZ 4-6、9、A和B）的白天气温可降低2.5-7°C。灌溉对植被降温作用显著，尤其是在干旱地区；而靠近大型水体的区域即使是不透水区域也能比远离水源的开放建筑区更凉爽。热浪可能由于来自密集区域的持续热输送而影响植被覆盖区域的降温效果，此外，植被增加的湿度有时会降低温暖潮湿气候下的城市热舒适度。街道树木可使开放区域的热感觉降低5°C，而绿色屋顶和墙壁可使密集区域的热舒适度提高0.5-3°C。阔叶树种通常比松树品种更有效。通过密集的树木公园，密集的高层建筑区可以实现最佳降温效果，但这种益处仅限于其直接相邻区域。将LCZ内植被-温度动态的知识纳入考虑，有助于制定更综合的城市气候韧性策略。

**1. 引言**
城市热问题是21世纪社会福祉面临的主要挑战（联合国人居署2024年报告）。虽然高环境温度和城市热岛效应威胁人类健康，但城市树木及相关植被可以减少热暴露风险（Gago, Roldan, Pacheco-Torres和Ordó?ez, 2013; Jay等人, 2021; Venter, Krog和Barton, 2020）。热带地区日益加剧的热浪会进一步损害已经处于边缘化的群体（包括黑人和原住民社区、女性及移民）的健康，他们始终面临获得医疗服务的障碍（de, Oliveira和Pereira, 2024; Pereira等人, 2021）。Diniz等人（Diniz, Gon?alves和Sheridan, 2020）估计，在最严重的全球变暖情景下，每年每10万居民可能有800例与热相关的死亡病例。巴西的黑人人口在无家可归者中占比过高（人权与公民权利部MDHC 2023, Natalino, 2023），这增加了他们在城市中心面临极端温度的脆弱性（de, Faleiro和Armond, 2024）。城市植被被视为保护脆弱人群免受极端高温的绿色基础设施。例如，在93个欧洲城市中，将社区树木覆盖率提高到30%可平均降低0.4°C的温度（范围0.0–1.3°C），并在2015年夏季可能预防约2,644例过早的热相关死亡（Iungman等人, 2023）。虽然植被的降温作用已被广泛认可（Miller, Hauer J和Werner, 2015; Shashua-Bar和Hoffman, 2000），但了解城市景观中植被-温度动态的变化对于有针对性的规划以保护脆弱社区至关重要。

城市气候科学家开发了局部气候区（LCZ）分类系统（Stewart和Oke, 2012），以更好地理解不同建筑环境下的城市温度变化。该系统通过关键形态参数（如不透水面比例、建筑表面比例和天空视野因子）的阈值来定义LCZ类别。这些参数有助于在社区尺度上区分城乡间的微气候，水平范围从数百米到数公里不等。随后该框架被推广到全球应用（Bechtel等人, 2019），为温度研究带来了更精细的理解（Aslam和Rana, 2022; Feng和Liu, 2022; Fernandes, Nascimento, Freitas和Ometto, 2023; Lehnert等人, 2021）。有趣的是，其用途已超越城市气候学范畴，成为多个学科（包括关注城市热问题的社会科学）中有价值的分析单元（Cai, Tang, Chen和Han, 2019; Hashemi等人, 2023; Pereira, Masiero和Bourscheidt, 2021）。

近年来，多项关于植被降温效果的综述为旨在提高热舒适度的城市规划提供了依据（Jay等人, 2021; Probst等人, 2022; Qiu等人, 2013; Santamouris, 2014）。最近，H. Li等人（Li等人, 2024）回顾了全球范围内树木的降温效果，并考虑了城市形态；他们的分析中75%的研究使用了LCZ分类。然而，这些证据仅关注LCZ 1-6（密集建筑类型）内的树种，忽略了其他绿化策略（如绿色屋顶和墙壁）、城市公园的降温范围以及城市区域中存在的各种建筑和自然LCZ。

尽管此前没有全面总结LCZ内温度与植被关系的综述，但越来越多的研究强调了这一主题在全球各种气候条件下的重要性。在日本和津巴布韦，遥感技术研究了温度与透水性之间的关系，其中大部分归因于植被覆盖（Wang, Ishida和Mochida, 2023; Mushore, Odindi和Mutanga, 2022）。在捷克共和国，一项研究探讨了城市公园对周围居住区LCZ降温的影响（Kirschner, Mack?, Moravec和Maňas, 2023）。在加拿大，评估了街道树木增加对不同LCZ类型平均辐射温度的影响（Aminipouri等人, 2019），而在印度则分析了增加LCZ类型绿化面积的好处（Kotharkar, Bagade和Singh, 2020）。同时，其他关于LCZ间温度差异的研究并未主要关注植被的降温作用，但强调了植被在其他特征（如天空视野因子、透水面比例、平均建筑高度等）中的影响（O’Malley和Kikumoto, 2022; Dian, Pongrácz, Dezs?和Bartholy, 2020; Cai等人, 2018; Alghamdi, Alzhrani和Alanazi, 2021）。因此，两种互补的方法对于综合LCZ内植被-温度关系的最新知识至关重要。首先，关于不同LCZ中热指标变化的基线综述可以解决特定城市形态下的热问题；其次，探讨不同LCZ如何通过不同植被参数实现降温，有助于理解每种形态背景下的降温效果。这些视角可以：（1）明确每个LCZ的相关热强度；（2）提供针对如何通过改变植被来缓解城市热问题的具体证据；（3）巩固不同热指标（尤其是与户外舒适度相关的指标）对植被降温效果的认知。

本综述通过分析以下类型的研究，全面探讨了所有LCZ中的植被降温效果：（1）比较不同LCZ之间的热指标；（2）研究植被如何在每个LCZ中控制热指标。由于植被覆盖是影响温度的LCZ参数之一，第一种方法使我们能够了解植被覆盖较多的区域如何降低温度。在此方法中，降温效果被量化为特定LCZ与研究中确定的最高温度LCZ之间的温差。对于第二种方法，我们通过控制植被特征（如数量、类型、配置）并评估城市公园与周围LCZ之间的降温关系来评估特定植被的降温效果。

**2. 方法论**
2.1. 搜索标准
本综述遵循PRISMA指南（Page等人, 2021），以确保搜索标准和结果的透明度。2023年12月20日至22日期间，我们在四个数据库（Scopus、Web of Science、Google Scholar和CAPES）进行了系统性文献搜索。我们纳入了2012年1月以后发表的英文和葡萄牙文同行评审文章。虽然包含其他语言可以减少地理偏见，但我们选择将搜索限制在评审团队熟悉的语言范围内。英文和葡萄牙文的搜索共获得了近1,000条记录和162篇符合条件的研究，这些研究具有广泛的地理和主题覆盖范围。选择起始日期是为了与Stewart和Oke（Stewart和Oke, 2012）正式提出LCZ框架的时间相吻合（图1）。每个数据库的具体搜索查询详见表1。

**图1. 本地气候区的定义，改编自Stewart和Oke（Stewart和Oke, 2012）**
**表1. 用于在选定数据库中搜索潜在文章的关键词和查询**

| 数据库 | 查询 |
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| Scopus | + Web of Science |
| 在标题、摘要、作者关键词中包含：“urban forest*”或“forested”或“vegetat*”或“tree*”或“plant*”或“herb*”或“grass*”或“scrub*”或“shrub*”或“urban park”或“bush*”或“green”或“nature-based solution*” | |
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| | 在标题中包含：“local climate zone*” | |
| Google Scholar | |
| 在标题中包含：“Local Climate Zone” | |
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| | 在标题中包含：“Local Climate Zones” | |
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| CAPES Periódicos | 在标题中包含：“Zona Climática Local”或主题中包含：“Zona Climática Local” | |
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**注：** “vegetat*”等于“vegetated”，“vegetation”的衍生形式也被查询。Scopus和Web of Science允许更具体的搜索，帮助我们筛选出标题、摘要或关键词中必然包含植被相关术语的论文。Google Scholar和CAPES虽然主要限于标题或全文搜索，但适用于更广泛的搜索，包括更多讨论LCZ间温度差异的论文，而不一定涉及植被作为调节因素。为了捕捉数据提取阶段发布的最新出版物，我们在2024年3月1日之前设置了“Local Climate Zone”（及其复数和葡萄牙语变体）的Google Scholar警报。

这种来源组合帮助我们涵盖了评估LCZ间热指标的论文，或更具体地说，强调了植被在降低城市温度中的作用。Google Scholar和CAPES数据库还增加了葡萄牙语文献的覆盖范围，包括来自巴西等发展中国家的研究，这是未来研究的潜在领域。CAPES是巴西最全面的学术数据库，涵盖了国内外研究。因此，我们的Google Scholar搜索仅限于包含“Local Climate Zone”（及其复数/葡萄牙语变体）的标题，并筛选出仅研究城市温度现象的文章。

研究选择过程详见图2。初步筛选出少量葡萄牙语论文，为弥补这一点，我们纳入了一篇关于植被降温作用的高相关性硕士论文。最终纳入标准要求研究：（1）使用LCZ分类作为分析城市温度的空间单位；（2）研究植被特征变化对温度变化的影响。

**2.2. 数据提取与分析**
筛选后，我们从162项研究中提取数据，其中155项研究了不同LCZ之间的热指标。提取的数据包括：研究区域的K?ppen-Geiger气候分类；仪器和处理技术；热指标；以及作者提供的发现、解释和局限性总结。简要说明用于确定热指标的仪器和处理技术有助于理解本研究的主要发现。我们将数据分为作者采用的四种主要热指标，其测量仪器和建模技术在表2中进行了回顾。对于我们的研究，我们纳入了至少考虑了空气温度和相对湿度的室外热不适研究。由于每个热指标的研究数量有限，为了保证统计代表性，我们将它们进行了分组。表2列出了各种热指标及其测量和处理技术。

| 热指标 | 测量/建模方法 | 参考文献 |
|------------------|--------------------------------------------|-----------------------------------------|
| 空气温度 | 在气象站使用温度计测量，高度约为1.5米；或通过移动监测进行测量 | Zhang等人（2020年），Emmanuel和Loconsole（2015年），Roth、Sanchez、Li和Velasco（2022年），Cardoso和Amorim（2017年） |
| 地表温度 | 测量地表发出的长波辐射，该辐射受地表类型、几何形状和入射辐射的影响 | Mushore、Odindi和Mutanga（2022年），Ferreira和Duarte（2019年），Ferreira和Ugeda Júnior（2020年） |
| 平均辐射温度 | 基于人体外表面吸收的短波和长波辐射来计算 | Aminipouri等人（2019年），Jo等人（2023年），Lau、Chung和Ren（2019年），Lam、Shooshtarian和Kenawy（2023年） |
| 室外热不适感 | 基于环境参数（如空气温度、相对湿度、风速、方向、时间和空间数据）以及人体特征（年龄、体型、体重、BMI、代谢率、着装）建模 | Jo等人（2023年），Lau、Chung和Ren（2019年），Lam、Shooshtarian和Kenawy（2023年），Cilek和Uslu（2021年），Dong、Xu和Zhen（2023年），Milo?evi?等人（2016年），Pan等人（2023年），Schibuola和Tambani（2022年），Unger、Skarbit和Gál（2018年） |
| 通用热气候指数 | 基于空气温度、平均辐射温度、风速、蒸汽压和相对湿度建模 | Jo等人（2023年），Dong、Xu和Zhen（2023年），Silva（2020年），Wu、Liu和Wang（2022年） |
| 湿度指数 | 基于空气温度和相对湿度建模 | Wang等人（2023年），Benjamin Obe、Morakinyo和Mills（2023年），Geleti?、Lehnert、Savi?和Milo?evi?（2018年），Kotharkar、Ghosh和Kotharkar（2021年） |
| 热应激 | 使用定量和定性方法分析数据 | Cao等人（2022年），Hidalgo García和Arco Díaz（2023年），Kotharkar、Bagade和Agrawal（2019年） |

我们使用了定量和定性方法来分析数据。共有143项研究（见补充表S1）报告了不同城市热环境（LCZs）的温度测量结果，提供了220个白天的观测数据和123个夜间的观测数据，这些数据用于每个热指标的箱线图分析：空气温度、地表温度、平均辐射温度和室外热不适感。分析考察了每个LCZ与研究中确定的最高温度LCZ之间的温差，温差越大表示冷却效果越强。通过这种方法，我们可以比较使用不同温度刻度或测量技术的研究结果，同时关注不同区域之间的热性能。

在定量方法方面，一些论文提供了所选LCZs的24小时温度数据，而其他论文则提供了每个映射LCZ在白天和/或夜间的描述性统计信息（如箱线图或表格）。对于前者，我们提取了大约中午12点到下午2点（阳光最强时）的白天温度，以及晚上8点到11点（日落后）的夜间温度。总体而言，这种选择代表了每个时段的最高温度。我们从12项报告每日平均值或最大值的研究中排除了相关数据（见补充表S2），但审查并讨论了它们的发现。对于提供描述性统计的研究，我们选择了报告的中位数或平均值，优先选择中位数以避免由于LCZ映射导致的异常值影响。为了补充定量分析结果，我们使用了那些阐明植被在温度调节中的作用以及其他影响因素（如城市形态、距离水体的距离和气候）的研究的批判性综合分析。

在回顾的文献中，有32项研究提供了关于植被如何在LCZ层面控制热指标的详细数据（见补充表S3）。尽管这些研究的数量有限，但它们考察了高度异质的情景，这阻碍了正式的定量分析。因此，我们仅使用定性证据的综合来描述结果，以便在尊重每项研究背景的情况下进行讨论。最后，我们制作了一个综合图表，汇总了两组研究的主要证据，比较了不同LCZ之间的热指标，以评估植被如何控制每个LCZ的热状况。

**3. 结果**
我们的分析涵盖了来自不同K?ppen-Geiger气候类型和各大洲的研究区域（见图3）。研究面积最集中的地区是亚洲的温带气候（54%）和欧洲（29%）。美洲占研究面积的21%，非洲占10%，大洋洲占1%。在非洲，所研究的气候类型包括所有主要气候类型，其中干旱气候的比例最高（38%）。在南美洲，74%的研究集中在热带气候上，其中58%为冬季干燥型，16%为完全湿润型或季风型。

关于植被在减少热量方面的作用，只有20%的研究提供了相关证据，其中54%的研究位于温带气候区。不包括中国，全球南方国家占证据的25%，分布在南美洲（巴西）、非洲（坦桑尼亚、津巴布韦、乌干达和苏丹）和亚洲（印度和印度尼西亚）。中国单独占了45%的证据，分布在13个不同的城市。

以下结果分为四个主要部分。第3.1节分析了不同LCZ之间的空气温度和地表温度差异，第3.2节探讨了热感受（包括平均辐射温度和室外热不适感指标）的差异。同样的结构也应用于植被控制热量的机制的综合分析，分别在第3.3节（植被对LCZ空气和地表温度的控制）和第3.4节（植被对LCZ室外热感受的控制）中详细说明。

**3.1. 不同LCZ之间的空气温度和地表温度**
计算每个LCZ的温度与最热区域之间的差异，发现空气温度（见图4a）和地表温度（见图4b）的冷却效果分布模式有所不同：
（1）与植被稀少的LCZ 1-3和8相比，植被覆盖的LCZ A-D和开放型或稀疏建筑类型的LCZ 4-6和9在白天和夜晚都表现出更强的冷却效果；
（2）开放型建筑LCZ与紧凑型建筑LCZ之间的冷却效果差异在夜间比白天更为显著。

**图4. 不同LCZ白天和夜晚的冷却效果频率**
冷却效果通过每个LCZ的平均/中位空气温度（AT）和地表温度（LST）与最热LCZ之间的负温差来分析。N为从回顾的论文中检索到的记录总数。为了便于可视化，LCZ被分为几大类：水域、植被覆盖区、开放建筑区、未铺砌区、铺砌/大型建筑区和紧凑建筑区。

空气温度和地表温度模式之间的主要区别在于冷却效果的幅度。空气温度的中位冷却幅度在0到-4°C之间（白天和夜晚），而地表温度则在0到-7.5°C之间。值得注意的是，空气温度的最大冷却效果在白天约为-5°C，夜晚约为-6°C（在LCZ G和植被覆盖的LCZ A和B中观察到）。相比之下，地表温度的最大冷却效果在白天达到-20°C，而夜晚约为-5°C。

这些发现强调了植被在减少温度方面的作用，尤其是在与其他LCZ分类特征（如建筑密度和高度）结合时。关于空气温度的研究（Ramírez-Aguilar和Souza，2020年；Skarbit、Stewart、Unger和Gál，2017年）和地表温度的研究（Budhiraja、Gawuc和Agrawal，2019年；Li等人，2021年；Wang和Wang，2023年；Zhou等人，2022年）指出，形态参数（如建筑高度、密度、视野等因素）在区分LCZ温度方面的重要性。一些研究还探讨了其他因素（如地理位置、纬度和距离水源的距离以及热浪的发生）对空气温度的影响（Chen等人，2021年；Bande、Manandhar、Ghazal和Marpu，2020年；Du、Liu和Liu，2023年；Masiero和Souza，2018年）。一些研究关注地表温度时还讨论了植被的散热现象及其季节性影响，这在干旱和热带干燥冬季气候中很常见（Alghamdi、Alzhrani和Alanazi，2021年；Zhang等人，2023年）。

**3.1.1. 形态参数**
建筑密度和高度、透水性以及植被覆盖度是影响不同LCZ空气和地表温度的主要参数。开放和稀疏的建筑环境（LCZ 4-6和9）通常为植被提供了更多空间，导致白天和夜晚的温度都比紧凑型建筑环境更低（Zhang等人，2020年；Budhiraja、Gawuc和Agrawal，2019年；Kotharkar、Dongarsane、Ghosh和Kotharkar，2024年；de等人，2021年）。然而，在具有相似不透水性和建筑规模的情况下，树木密度较高的区域温度较低（Chen、Zheng和Hu，2020年）。紧凑的高层建筑区（LCZ 1）由于建筑物的遮荫作用，在白天可以比低层建筑区（LCZ 3）凉爽2.6°C（Bande、Manandhar、Ghazal和Marpu，2020年），但由于热量滞留，在夜晚则明显更热（Du、Liu和Liu，2023年；Yin、Xiao、Ding和Fan，2024年）。

在开放建筑区和植被覆盖区，夜间空气温度显著降低，例如在哥伦比亚的波哥大（Ramírez-Aguilar和Souza，2020年）、匈牙利的塞格德（Skarbit、Stewart、Unger和Gál，2017年）和巴西的萨克拉门托（de等人，2021年），LCZ D的温度通常比密集的城市LCZ低4-5°C。在印度那格浦尔（Kotharkar和Bagade，2018年）或巴西的普雷西登特普鲁登特（Cardoso和Amorim，2017年）等热带城市，LCZ 3的温度比植被覆盖区高2°C。即使在多云和多风的天气下，Roth等人（Roth、Sanchez、Li和Velasco，2022年）发现新加坡的LCZ 3、2和8比LCZ 4-6温暖0.5°C，而LCZ 4-6又比LCZ A高1.5°C。

白天地表温度的分析表明，缺乏植被的紧凑和不透水区域的气温最高。在印度（Budhiraja、Gawuc和Agrawal，2019年）和中国（Li等人，2021年；Wang和Wang，2023年；Zhou等人，2022年），LCZ 2的温度最高（比其他区域高2-3°C）。另一方面，日本的LCZ 5的温度比LCZ 3低1°C，尽管这两个区域的居住密度相似（O’Malley和Kikumoto，2022年）。由于树木遮荫和蒸散作用，树木密度较高的LCZ 8B比LCZ 8低3°C（Chen、Zheng和Hu，2020年）。在中国，极端夏季时，不透水且紧凑的LCZ的温度比LCZ A高5-13°C，而水体附近的区域则高出6-17°C（Du、Chen、Bai和Han，2020年；Shi等人，2022年；Xi等人，2024年）。从赤道气候到温带气候，LCZ 1、2、3、8和10的温度始终最高（43-49°C），而LCZ G和LCZ A的温度最低（22-39°C）（Ferreira和Duarte，2019年；Geleti?、Lehnert和Dobrovolny，2016年；Ochola等人，2020年）。在最低密度的LCZ 3和7中，高层建筑的温度也相对较高（Chen、Zheng和Hu，2020年；Quan，2019年）。

不同中国的城市显示了高层建筑的不同热行为。LCZ 1的白天空气温度比LCZ 2-3低1°C（Zhang等人，2020年），但夜晚高0.5°C（Du、Liu和Liu，2023年；Yin、Xiao、Ding和Fan，2024年）。白天，LCZ 1的地表温度也比其他紧凑型LCZ低1-4°C，但夜晚则略高或高2°C（Ferreira和Duarte，2019年；Hou等人，2023年；Yang等人，2022年）。这些研究发现，开放式高层建筑（LCZ 4）比所有紧凑型LCZ更凉爽，但也有例外情况，例如绿色设计和植树在LCZ 1中使空气温度降低了4°C（Ng, 2015），这表明战略性地整合树木和反射热量的建筑材料对紧凑区域有益。通过优先考虑植被整合、透水表面以及精心设计紧凑区域，可以对抗城市热岛效应。开放式和植被覆盖区域的温度通常较低，而紧凑区域则存在日间遮阳与夜间热量保留之间的权衡，这种现象在高层建筑环境中尤为明显。

3.1.2 LCZ的地理位置
虽然城市的纬度位置通常不会改变各LCZ之间的温度排名（Chen et al., 2021），但靠近水源可能会在局部环境中对温度产生重要影响（Masiero and Souza, 2018）。在中国，北纬22°至40°之间的745个气象观测站数据显示，夏季LCZ 2和3的空气温度比LCZ 4高0.5°C（Chen et al., 2021）。关于靠近水体的影响，Masiero和Souza（Masiero and Souza, 2018）指出，湿度增加会显著影响周围空气温度，他们观察到开放式LCZ 6（距离水源350米处，温度范围为15.6–30.5°C）比不透水且植被较少的LCZ 8（距离水源25米处，温度范围为18–25.2°C）更高。作者还指出，山谷中的湿气很少能到达海拔较高的城区。城市中心的地形和建筑密度进一步阻碍了空气流动，限制了湿气的扩散。因此，在靠近水源和具有特定地形特征的区域，植被的降温效果可能不那么明显。

3.1.3 热浪的发生
虽然密集高层建筑的遮阳作用有助于降低空气温度（Yin, Xiao, Ding and Fan, 2024），但在热浪期间，温度极端值和波动会被放大，导致更多的热量被捕获和储存（Du, Liu and Liu, 2023）。这种累积的热量在扩散到周边地区时，会削弱开放建成区植被的降温效果（Tian et al., 2023）。在香港，使用天气预报模型进行的模拟显示，高层建筑区域在白天最容易受到温度波动的影响（Du, Liu and Liu, 2023），这一模式也通过空气温度建模得到了验证（Fan et al., 2024）。相反，在广州，观测研究表明LCZ 2和LCZ 3的温度升高幅度大于LCZ 1（Luo, Yang, Zong and Bi, 2023），而植被更多、通风更好的LCZ 4则记录了最低温度。在南京，低风速时，缺乏植被的密集城区温度最高；而在高风速时，外围开放区域的温度因来自市中心的熱量输送而升高（Tian et al., 2023）。因此，开放区域和植被在热浪期间的有效性不仅取决于它们的局部存在，还取决于更广泛的通风动态和热量传输机制。有趣的是，通过城市系统传输的对流热可能会削弱绿化郊区的降温潜力，因为它们会接收到附近密集建成区的暖空气。

3.1.4 干旱和热带（冬季干燥）地区的特殊性
干旱环境和热带冬季干燥地区的地表温度-植被关系具有独特特征。在某些LCZ内，较大的温度变化更多取决于土壤湿度而非植被（Alghamdi, Alzhrani and Alanazi, 2021, Zhang et al., 2023），这需要额外的参数来完善LCZ评估。与未灌溉的农村地区相比，城市LCZ的湿度更高，植被更茂盛（Mushore, Mutanga and Odindi, 2022），因为蒸散作用减少的同时，感热量增加。在干旱地区，密集区域通常更凉爽（Eldesoky, Gil and Pont, 2021, Manandhar et al., 2020），因为土壤湿度和植被灌溉都显著影响LCZ的温度，维持了城市区域的“冷岛效应”；而稀疏的灌木由于耐旱性，降温潜力有限（Alghamdi, Alzhrani and Alanazi, 2021, Zhang et al., 2023）。Mistry和Mehrotra（2023）观察到，在印度博帕尔，干燥的农村地区地表温度比城市区域高2.5–3°C，特别是在季风前的月份，LCZ 3的平均最高温度达到41.23°C。在热带地区，所有建成区在雨季通常比植被覆盖区域更温暖（Ferreira and Ugeda Júnior, 2020, Ramírez-Aguilar and Souza, 2020）。在津巴布韦的哈拉雷和中国元江，植被减少导致密集城区在低风速时温度升高，而在高风速时，热量通过城市中心输送到外围开放区域（Tian et al., 2023）。因此，开放区域和植被在热浪期间的有效性不仅取决于它们的局部存在，还取决于更广泛的通风动态和热量传输机制。值得注意的是，通过城市系统传输的对流热可能会削弱绿化郊区的降温潜力，因为它们会接收到附近密集建成区的暖空气。

3.2 各LCZ的室外热感觉指标
根据综述论文的报告，各LCZ之间的温度差异也揭示了平均辐射温度（图5a）和室外热不适指数（图5b）的降温效果分布模式。少量关于平均辐射温度的测量数据可能会误导定量分析（图5a）。然而，有限的日间记录显示LCZ 4-6可能比LCZ 1-3更热，其中LCZ 1的中位温度比最热的LCZ（通常是LCZ 8）低5°C和7.5°C。LCZ 7、10、C和E的数据缺失（无证据），LCZ A、B、D、F和G的数据也较少（≤3项研究）。需要更多的平均辐射温度数据才能得出关于各LCZ热行为的一致结论。

图5. 各LCZ白天和夜晚的降温效果频率。降温效果通过各LCZ的平均/中位（a）平均辐射温度（MRT）和（b）室外热不适（OTD）与最热LCZ之间的负差来分析。N=从综述论文中检索到的记录总数。为了便于可视化，LCZ被分为几大类：水域、植被覆盖、开放建成区、未铺砌路面、铺砌/大型建成区和紧凑建成区。

图5b显示，LCZ A和B在白天一直较为凉爽。然而，无树的LCZ C、D和F的降温效果与其他所有建成区相似。尽管如此，LCZ 1的热感觉仍然较高，尽管有一项研究比较LCZ 1-3时发现高层建筑提供了更大的降温效果（LCZ 1=34°C，LCZ 2=36°C，LCZ 3=43°C，Schibuola and Tambani, 2022）。夜间，所有植被覆盖的LCZ以及LCZ 5、6和9的降温效果均优于LCZ 1-3和LCZ 4（图5a和b）。关于LCZ 7，只有两项关于室外热不适指数的研究指出，它在白天通常比开放建成区凉爽，但在夜间更热（Cilek and Uslu, 2021, Schibuola and Tambani, 2022）。

解释这些模式，综述论文帮助我们理解植被如何基于（1）城市形态参数和（2）热浪或非常炎热天气的特性来降低LCZ的室外热感觉。关于热感觉研究的额外知识包括（1）植物在增加湿度的同时增强降温的双重作用，以及（2）微气候模拟与人口调查的交叉验证。

3.2.1 形态参数
热感觉数据证实了高层区域的温度结果（Du, Liu and Liu, 2023, Yin, Xiao, Ding and Fan, 2024），并提供了关于密集低层区域因遮阳作用而在白天降温的额外证据（Kwok et al., 2019）。在建成区，建筑和树木的遮阳作用是白天的主要降温因素，但在夜间，长波辐射在密集的高层建筑区域被捕获，导致温度升高。特别是在正午时分，当太阳辐射最强且建筑遮阳效果最弱时，树木变得更加必要（Wang et al., 2023）。与空气和地表温度测量结果相反（Zhang et al., 2020, Budhiraja, Gawuc and Agrawal, 2019, de et al., 2021），一些评估热舒适度的研究表明，尽管夜间温度较高，但紧凑区域可以提供更多遮阳，使环境在白天比开放建成区更凉爽。在法国图卢兹，LCZ 1-3在下午早些时候和晚些时候的平均辐射温度比开放LCZ 4-6低4-5°C，而在夜间则低4-10°C（Kwok et al., 2019）。C. Wang等人（Wang et al., 2023）模拟了正午的平均辐射温度和热不适指数，发现LCZ 1在白天比植被覆盖的LCZ高2-6°C，夜间高4-7°C。尽管建成区表面相似，但较高的天空视野因素使LCZ 3的夜间温度比LCZ 1和2低2-3°C。在印度纳格浦尔的热带干旱地区，热不适指数显示，缺乏树木的LCZ 9在夏季白天温度更高（>30°C；热应力指数>51°C），而LCZ 3和LCZ 6（28.5°C；热应力指数<51°C）较低（Kotharkar, Ghosh and Kotharkar, 2021, Kotharkar, Bagade and Agrawal, 2019）。在土耳其阿达纳，有遮荫的LCZ 1和2比LCZ D（低植被区域）更凉爽。此外，在津巴布韦布拉瓦约，低植被区域（LCZ D）比灌溉的开放式低层建筑区更温暖（Mushore, Mutanga and Odindi, 2022）。

这些发现强调了在干旱和热带气候下，城市LCZ内及周边植被的降温作用有限。植物物种的季节性适应包括在土壤湿度不足的情况下降低蒸散作用和降温效率。因此，仅靠植被不足以降低温度或确保缺乏灌溉的LCZ的基本热调节。

3.2 各LCZ的室外热感觉指标
各LCZ之间的温度差异还揭示了平均辐射温度（图5a）和室外热不适指数（图5b）的降温效果分布模式。少量关于平均辐射温度的测量数据可能会误导定量分析（图5a）。然而，有限的日间记录显示LCZ 4-6可能比LCZ 1-3更热，其中LCZ 1的中位温度比最热的LCZ（通常是LCZ 8）低5°C和7.5°C。LCZ 7、10、C和E的数据缺失（无证据），LCZ A、B、D、F和G的数据也较少（≤3项研究）。需要更多平均辐射温度数据才能得出关于各LCZ热行为的一致结论。

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图5. 各LCZ白天和夜晚的降温效果频率。降温效果通过各LCZ的平均/中位（a）平均辐射温度（MRT）和（b）室外热不适（OTD）与最热LCZ之间的负差来分析。N=从综述论文中检索到的记录总数。为了便于可视化，LCZ被分为几大类：水域、植被覆盖、开放建成区、未铺砌路面、铺砌/大型建成区和紧凑建成区。

图5b显示，LCZ A和B在白天始终较为凉爽。然而，无树的LCZ C、D和F的降温效果与其他所有建成区相似。尽管如此，LCZ 1的热感觉仍然较高，尽管有一项研究比较LCZ 1-3时发现高层建筑在夏季提供了更大的降温效果（LCZ 1=34°C，LCZ 2=36°C，LCZ 3=43°C，Schibuola and Tambani, 2022）。夜间，所有植被覆盖的LCZ以及LCZ 5、6和9的降温效果均优于LCZ 1-3和LCZ 4（图5a和b）。关于LCZ 7，只有两项关于室外热不适指数的研究指出，它在白天通常比开放建成区凉爽，但在夜间更热（Cilek and Uslu, 2021, Schibuola and Tambani, 2022）。

解释这些模式，综述论文帮助我们理解植被如何基于（1）城市形态参数和（2）热浪或非常炎热天气的特性来降低LCZ的室外热感觉。基于热感觉研究的额外知识包括（1）植物在增加湿度的同时增强降温的双重作用，以及（2）微气候模拟与人口调查的交叉验证。

3.2.1 形态参数
热感觉数据证实了高层区域的温度结果（Du, Liu and Liu, 2023, Yin, Xiao, Ding and Fan, 2024），并提供了关于密集低层区域白天因遮阳作用而降温的额外证据（Kwok et al., 2019）。在建成区，建筑和树木的遮阳作用是白天的主要降温因素，但在夜间，长波辐射在密集的高层建筑区域被捕获，导致温度升高。特别是在正午时分，当太阳辐射最强且建筑遮阳效果最弱时，树木更为必要（Wang et al., 2023）。与空气和地表温度测量结果相反（Zhang et al., 2020, Budhiraja, Gawuc and Agrawal, 2019, de et al., 2021），一些评估热舒适度的研究表明，尽管夜间温度较高，但紧凑区域可以提供更多遮阳，使环境在白天比开放建成区更凉爽。在法国图卢兹，LCZ 1-3在下午早些时候和晚些时候的平均辐射温度比开放LCZ 4-6低4-5°C，而在夜间则低4-10°C（Kwok et al., 2019）。C. Wang等人（Wang et al., 2023）模拟了正午的平均辐射温度和热不适指数，发现LCZ 1在白天比植被覆盖的LCZ高2-6°C，夜间高4-7°C。尽管建成区表面相似，但较高的天空视野因素使LCZ 3的夜间温度比LCZ 1和2低2-3°C。

在印度纳格浦尔的热带干旱地区，热不适指数显示，缺乏树木的LCZ 9在夏季白天温度更高（>30°C；热应力指数>51°C），而LCZ 3（28.5°C；热应力指数<51°C）和LCZ 6（28°C）较低（Kotharkar, Ghosh and Kotharkar, 2021, Kotharkar, Bagade and Agrawal, 2019）。平均而言，LCZ 3的热感觉比LCZ 4、5和8低1-2°C，比LCZ 9低5°C（Kotharkar, Dongarsane, Ghosh and Kotharkar, 2024）。同样，在土耳其阿达纳，有遮荫的LCZ 1和2比LCZ D、E和G更凉爽。此外，指标表明，有散布树木的中层建筑（LCZ 2B）比LCZ 5和EB（铺砌且有散布树木）的热感觉更低（Cilek and Uslu, 2021）。在摩洛哥首都拉巴特，LCZ64（带有部分高层建筑的开放低层区域）提供了通风和部分遮阳，使得13点至18点的热条件较为舒适。对于混合区域（LCZs 4/LCZ6），计算出的平均辐射温度降温效果为-10°C至-15°C，而LCZ 1、2、5和6为-20°C（Ouali, 2023）。

总之，虽然天空视野因素影响夜间降温，但植被似乎是调节白天和夜间热感觉的最稳定因素，可将平均辐射温度降低2–7°C。紧凑区域，主要是中层和高层区域，可以在白天受益于建筑遮阳；然而，在这些空间有限的区域进行战略性植树可以补偿热量保留，并在正午直射阳光最强的时候阻挡辐射。最后，具有混合建筑类型的开放配置具有降温优势，因为它们允许自然通风，保持较高的植被表面和遮阳比例。

3.2.2 热浪的发生
如前所述，在正常情况下，建筑遮阳可以改善紧凑且无树的区域的室外热感觉（Kwok et al., 2019）。然而，在热浪期间，这种好处通常会减弱，因为这些区域在白天和夜间都会经历较高的热应力。在首尔大都会区，紧凑型LCZ 2-3的屋顶平均辐射温度达到65°C，比稀疏建设的LCZ 9高9°C（Yi, Kwon and Yang, 2022）。在捷克共和国布拉诺温暖潮湿的夏季，建成区（2、3、5、8和10）在下午热浪期间感到不适（湿度指数约40°C），夜间仍能保持这种不适（湿度指数约36°C）（Geleti?, Lehnert, Savi? and Milo?evi?, 2018）。同时，在塞尔维亚诺维萨德，LCZ D（低植被）在夜间提供了显著的降温效果（比LCZ 2低6°C），尽管白天的不适程度与建成区相似，但平均温度比LCZ A高2°C（Milo?evi? et al., 2016）。在巴塞罗那，LCZ 2-3和10的热应力指数比开放建成区、植被覆盖区和水域覆盖区高1-3°C（Hidalgo García and Arco Díaz, 2023）。在尼日利亚拉各斯的夜间（热带稀树草原），LCZs 1、2、5、7和10记录到的室外热不适指数高达40°C，而植被覆盖的LCZs和LCZ 9则保持在39°C以下（Benjamin Obe, Morakinyo和Mills, 2023）。这些研究证实，高温日数的累积加剧了紧凑建成区内的热不适感，这进一步表明，树木和水体覆盖率更高的区域更有利于缓解高温问题。

3.2.3. 不适悖论：增强冷却效果的同时加剧湿度
对于湿度已经很高的城市来说，植被的额外蒸散作用可能导致更大的热不适感，形成一种室外热舒适度的悖论。在武汉这种湿润的亚热带气候中，热指数显示紧凑的城市形态比开放或稀疏的布局具有更高的温度但更低的湿度；而热指数在白天对湿度的敏感度更高，夜晚则对温度更敏感（Cao等人，2022年）。尽管Van de Walle等人（Van De Walle等人，2022年）没有研究湿度与温度之间的关系，但他们注意到非洲坎帕拉的植被指数与热不适之间存在强烈的负相关。这表明增加植被在降低炎热潮湿城市温度方面起着重要作用。这种双重性也在布尔诺得到体现（Geleti?, Lehnert, Savi?和Milo?evi?, 2018年），在该研究中，LCZs A和B以及LCZ G附近的热不适感增加与空气湿度上升有关。为了应对植被和水体对炎热城市热感受的复杂影响，可能需要采用补充的遮阳策略，而不仅仅是依赖植被。需要进一步的研究来理解增加植被与其他遮阳策略之间的平衡，以减少白天和夜晚的不适感。

3.2.4. 微气候模拟与人口调查的交叉验证
证据表明，客观的热测量结果（例如平均辐射温度或室外热不适指数，如生理等效温度）与人类对热的感觉之间存在差异。研究发现，人们认为有树木覆盖的绿地和紧凑区域比微气候模型预测的更凉爽，而开放区域往往感觉更热（Lau, Chung和Ren, 2019年；Lam, Shooshtarian和Kenawy, 2023年；Fernandes和Masiero, 2020年）。在香港的亚热带环境中，平均辐射温度将LCZ 2评为最热的（55.8°C），而LCZ B则是最凉爽的（34.3°C）。然而，当对1917名行人进行热感受调查时，LCZ 1被认为比靠近公园的LCZ B更不舒服（Lau, Chung和Ren, 2019年）。在巴西的圣卡洛斯，一项针对325人的调查显示，即使在高温不适的情况下，LCZs 3B和65内的城市公园也能提供更好的舒适度（Fernandes和Masiero, 2020年）。在澳大利亚墨尔本的都市绿地（LCZs B，n=2182；LCZ C，n=976）中，人们感知到的温度比热不适指数所提示的要低。出乎意料的是，在墨尔本，LCZ 6（n=623）被认为比LCZ 1（n=265）更热，尽管测量结果显示相反的情况（Lam, Shooshtarian和Kenawy, 2023年）。在这个研究区域，LCZ 1的建筑物更多，而且树木提供的遮阳也更多。这种不匹配通常源于植被的心理和休闲效益，这些效益是主观感知的。这一现象强调了在城市热舒适度评估中整合物理和心理维度的重要性。人们的感知普遍证实了植被在冷却城市环境中的有效作用，尽管各种城市元素对微气候有复杂的相互作用。

3.3. 植被对LCZ空气和表面温度的控制
有证据表明植被可以控制LCZ内的空气和表面温度，这些证据来自多种情景，揭示了不同绿化策略的细微贡献。主要情景包括（1）不同城市形态下的绿化策略（2）城市重建（3）植物种类、类型和密度的变化（4）以及与城市公园的接近程度。

3.3.1. 不同城市形态下的绿化策略
使用ENVI-met模拟的研究表明，绿化策略在不同LCZ中的最佳热缓解效果各不相同。在模拟环境中，定义微气候调查的边界可能会影响对特定LCZ热效应的隔离。总体而言，植被的冷却能力在开放城市区域更强。这些区域从街道树木的种植中受益更多，而紧凑区域则更依赖于凉爽屋顶和垂直绿化解决方案。在炎热季节，开放建成区域的植被-地表温度相关性通常更强，随着不透水材料的增加而减弱。这一现象在哈拉雷（Mushore, Odindi和Mutanga, 2022年）、长江沿岸城市（Xiang等人，2023年）、东京和上海（Wang, Ishida和Mochida, 2023年）都有体现，其中LCZ 4-6的相关性和决定系数通常是LCZ 1-3的两倍。重庆的案例（Wang等人，2023年）进一步表明，低密度区域的多层建筑街道树木的冷却效果更强（r=-0.705），而自遮阳高层建筑的效果较弱（r=-0.253至-0.401）。相反，在中国北京（Li等人，2023年），研究人员分析了植被覆盖与距离城市核心环线高速公路1000米缓冲区内各LCZ空气温度之间的相关性。同样，在LCZs 5和6中相关性更强，但为正相关，作者将其归因于附近主要城市公园的影响掩盖了区域内植被本身的效果。特别是在像喀土穆这样的干旱气候中，建筑遮阳的冷却效果可能超过植被类型的影响（Li, Stringer和Dallimer, 2022年）。在北京的温带季风气候中，绿色屋顶使LCZ 6和8的温度降低了0.37-0.41°C，但在LCZ 1中的影响很小（<0.1°C，Fang等人，2023年）。而在西安的半干旱地区，绿色屋顶在LCZ 3中也表现出最佳效果（-0.16°C），而绿色墙体对高层建筑更为有效（LCZ 1中为-0.65°C），街道树木在开放布局中也有类似效果（LCZ 6中为-0.6°C，Liu等人，2023年）。在热带纳格浦尔的一项研究中，绿色屋顶在LCZ 3中的效果更好（-0.3°C），街道树木在LCZ 9中效果更好（-2.7°C，Kotharkar, Bagade和Singh, 2020年）。最后，巴塞罗那大都会区结合绿化和反照率的方法在紧凑区域实现了2.5°C的降温效果，比仅在其余城市绿地增加植被的效果好2°C（Gilabert等人，2021年）。在中国长沙，结合反照率和绿化策略在紧凑和开放建成区域都提高了1°C的冷却效果（Chen, Zheng和Hu, 2020年）。这些使用微气候模拟的研究控制了LCZ内的绿化策略，但经常忽略了人为热（Fang等人，2023年）和沿海风模式（Gilabert等人，2021年）等参数。除了沙漠城市外，增加植被通常能提供有效的冷却效果，尤其是在开放和低层区域，而密集的城市环境则需要其他解决方案（Emmanuel和Loconsole, 2015年）。在LCZs 3、6和8中，凉爽屋顶的效果最佳；在LCZ 1中，垂直绿化效果最佳。然而，未来研究可以通过改进现场实验的边界定义和纳入常被忽视的微气候参数来进一步澄清这些发现中的不确定性。

3.3.2. 城市重建
通过观察多年LCZ的变化，即使将密集的树木区域替换为开放建成区域，城市的温度也往往会升高（Lu, Yang和Ma, 2021年）。此外，最近在亚洲大城市中使用天气预报建模的研究表明，从高层商业区到低层住宅区等不同的城市形态如何与绿化相互作用，从而影响白天和夜晚的空气温度（Du, Liu和Li, 2024年；Mughal, Li和Norford, 2020年）。2005-2015年间广东-香港-澳门城市景观的十年变化揭示了LCZ转换与地表温度上升之间的关键关系（Lu, Yang和Ma, 2021年）。在该时期，LCZs 4和5的升温最为显著。即使是不那么突然的城市化转变，也会导致显著的温度升高。在中国香港的亚热带地区，WRF模型可以评估将某些城市参数改为乡村对应状态对LCZ冷却效果的影响。在城市商业区LCZ 1中，夜间降温主要受城市结构调节，而在白天，当住宅低/中层建筑的植被比例提高到乡村水平时，降温效果最佳（Du, Liu和Li, 2024年）。相反，Mughal等人（Mughal, Li和Norford, 2020年）展示了新加坡计划性密集化的风险：例如LCZ 1和10等区域的温度可能上升40%。LCZ 1中的日间温度可能上升1.4°C，LCZ 2中的温度可能上升1°C。与理想化的城市绿化情景相比，LCZ 1中午的温度可能高出2°C，夜间可能高出3°C。香港和新加坡的案例表明，未经管理的密集化会加剧城市热岛效应，尤其是在气流通道受阻的情况下。这些发现强调了在低层区域优先考虑绿化的重要性，同时保持气流通道的畅通。广东-香港-澳门地区的经验也表明，即使主要是开放景观取代自然景观，也会导致显著的升温。

3.3.3. 植物类型、种类和密度
LCZs A-D的子类分析确认，植物类型、种类和密度是决定地表冷却效果的因素。密集的树冠在各种气候条件下都能优化植被LCZ的热缓解效果（Geleti?, Lehnert, Savi?和Milo?evi?, 2019年；Zhou等人，2023年），而在灌溉景观中，依赖水分的植物类型可以是有效的冷却策略（Middel等人，2014年）。在亚热带的广州-佛山地区，阔叶林（LCZ A-阔叶）比针叶林（LCZ A-针叶）更有效地降温2-3°C，因为其树冠结构和蒸散作用更强，有时灌溉草地（LCZ C）甚至比分散的树木（LCZ B）更有效（Zhou等人，2023年）。在这项分析中，作者使用了MODIS数据，指出未来微气候分析需要更精细的空间分辨率。在中欧的温带地区（布拉格、布尔诺、诺维萨德），LCZs B和C中的成簇树木和密集灌木使地表温度降低了1-2°C，尤其是在夏季蒸散高峰期（Geleti?, Lehnert, Savi?和Milo?evi?, 2019年）。Ren等人（2022年）计算了LCZs A-D中的植被-地表温度相关性。LCZ A（密集树木）显示出最强的负相关（r=-0.80），其次是LCZ D（低矮植物，r=-0.79），LCZ C（灌木/灌丛，r=-0.74），LCZ B（分散树木，r=-0.62）。虽然这种排名可能不直观，但论文缺乏这些区域植被质量的信息，而这会影响水分利用和地表冷却效果。在凤凰城的类似沙漠的气候中，Middel等人（Middel等人，2014年）发现湿润景观（即高用水量的草坪和遮荫树木）由于高蒸散率而实现了最强的日间降温效果，其次是绿洲设计（即混合高/低用水量的植物和滴灌系统）和旱生本地植被。然而，绿洲布局中的小片草地提供的冷却效果微不足道，这表明仅靠灌溉不足以实现有效降温，还需要战略性的植被密度和遮荫。实际上，他们发现，在风向和午后遮荫的峡谷中，由LCZ 1促进的植被有助于降低3-4°C的温度，相比LCZ 2、3、5和6。

总之，植被的冷却效果受结构特征（树冠密度和植物高度）、物种特性（水分需求和蒸散能力）以及空间布局（集群模式）的影响。微气候不仅取决于植被的存在，还取决于优化建筑布局，特别是在水资源有限的区域，以阻挡直接阳光辐射和风流。

3.3.4. 与公园的距离
LCZ内的温度调节不仅取决于公园本身的特性，还取决于它们之间的相对空间分布（Liu等人，2022年）。如前所述（Kotharkar, Bagade 和 Singh, 2020; Liu 等人, 2023），虽然开放式社区拥有更多的绿地空间，能够充分利用其固有的通风潜力，但开发紧凑型区域可能需要规划来维护高树木密度的公园，以克服微气候限制（Kirschner, Mack?, Moravec 和 Maňas, 2023; Yuan, Zhou, Hu 和 Zhang, 2022）。在公园特征中，水体的存在可以增强植被的降温效果，如果这些水体不紧凑，这种效果可以在相邻的生态功能区（LCZs）之间共享。在北京，Liu 等人（Liu 等人, 2022）观察到，城市公园（LCZ AG、BG 和 CG）内的水体可以将地表温度降低 2-4°C，将其降温范围扩展到 150-200 米。然而，在高层住宅区，这种效果因气流受阻而减弱。同样，在广州的热带气候中，湿地公园平均可以将地表温度降低 200 米，而开放/建筑稀疏的区域（LCZs 5、6、9）由于热量滞留和通风受限，降温效果有限（Liu 等人, 2023）。支持这一证据的是，布拉格的研究表明，中等规模（10-25 公顷）、树冠密集（>60%）的公园可以在 400 米范围内将地表温度降低约 2.3°C，不同生态功能区（LCZ 2：2.5°C；LCZ 5/6：2°C）的效果相似，尽管基线温度不同（LCZ 2：42-44.5°C 对比 LCZ 6：37-39°C）（Kirschner, Mack?, Moravec 和 Maňas, 2023）。Yuan 等人（Yuan, Zhou, Hu 和 Zhang, 2022）研究了西安不同生态功能区中城市绿地的可达性（即距离越远越难到达）与地表温度之间的关系，发现明显的昼夜差异。紧凑的城市区域（LCZs 1-3）表现出强烈的负相关（r = -0.4 至 -0.6），尤其是在夜间，表明远离公园的地区降温效果有限。相比之下，开放式高层住宅区（LCZ 4）在白天的相关性中性（由于建筑遮荫），但在夜间有显著的降温效果（r ≈ -0.5）。

对于利用公园缓解城市热岛效应有两个关键的规划优先事项：（1）在紧凑区域，保护高树木密度的公园或战略性地重新开发空间以容纳它们是必要的，因为它们同时提高了行人到达绿地的可能性，并在自然通风距离受限的地方分布了降温效果；（2）在开放建筑区域，投资街道树木网络并结合有针对性的公园可以创建相互连接的降温走廊，利用风型进行有效的热量散发。

3.4. 植被对生态功能区户外热感觉的控制
有证据表明植被可以控制生态功能区的户外热感觉，这些证据来自不同的场景，类似于第 3.3 节，说明了绿化策略如何影响不同城市形态下的热指标。此外，本节回顾的论文涵盖了以下方面对生态功能区温度的影响：（1）不同的树种，（2）增加蓝绿色基础设施，以及（3）植被区域的几何特征与其周围生态功能区之间的相互作用。

3.4.1. 不同城市形态下的绿化策略
如 3.3.1 所述，植被的降温潜力取决于具体环境。在高层紧凑区域，绿墙效果显著（Schibuola 和 Tambani, 2022），而在开放建筑区域，街道树木更为适用，尽管极端气候条件下如果没有额外的策略，其效果会受到影响（Aminipouri 等人, 2019）。此外，中高层建筑上的绿色屋顶对降温效果有限，这表明屋顶干预可能不是最佳的降温手段。

在威尼斯，Schibuola 和 Tambani（Schibuola 和 Tambani, 2022）通过使用 ENVI-met（2 米分辨率）和当地天气数据模拟微气候，评估了生态功能区 1-3 的降温策略。绿墙在所有建筑高度上都优于其他干预措施，在生态功能区 2 和 3 中将不适感降低了 28%，在生态功能区 1 中降低了 72%，而绿色和凉爽的屋顶将不适感降低了 7.5-9.1%，在生态功能区 3 中效果更好。Wang 等人（Wang 等人, 2021）在中国广州的研究表明，增加 10% 的地面植被和街道树木可以将热应激区域（生理等效温度 >30°C）减少 6%（在生态功能区 2）和 9%（在生态功能区 3），其中成熟的树木（6 米高）效果最佳。Stepani 和 Emmanuel（Stepani 和 Emmanuel, 2022）使用 ENVI-met 模拟（1.5 米高度）评估了雅加达生态功能区中最大可行绿色基础设施（如自然和半自然森林、树木、草地、屋顶花园、绿墙等）的实施效果。他们的研究表明，在生态功能区 3 和 8 中增加 40% 的绿色基础设施可使平均辐射温度降低 2.5°C；在生态功能区 10 中增加 17% 的绿色基础设施可使辐射温度降低 1.5°C。在生态功能区 1 中，有限的绿色基础设施增加（<8%）反而使温度升高了约 0.4°C。生态功能区 3、8 和 10 占雅加达总面积的 46.8%，表明有针对性的绿色基础设施投资可以使近一半的城市受益。

Aminipouri 等人（Aminipouri 等人, 2019）使用 SOLWEIG 建模和建筑及树木表面数据研究了温哥华六个生态功能区中的街道树木影响。低层住宅区（LCZ 6 和 6A）从植树中受益最多，在高峰热期间平均辐射温度降低了 6-7.1°C，而高层和中层区域（LCZ 1、4 和 5）由于现有建筑遮荫，效果有限。接下来，Aminipouri 等人（Aminipouri 等人, 2019）基于代表性浓度路径（RCP，即未来温室气体浓度导致的辐射强迫情景）预测了未来的气候变化。在 RCP 4.5 和 8.5 情景下，即使是最大的街道树木覆盖率（占规划面积的 1.2%）也能使温度降低 1.3°C，但在 RCP 8.5 情景下不足以抵消升温。

Silva（Silva, 2020）使用微气候模拟研究了巴西利亚（热带干湿冬季气候）五个建成区的城市植被的热影响。该研究通过可行的树木种植和优化的空间布局（沿人行道的线性排列和开放区域的群组布置）来模拟降温效果。在生态功能区 3 中，树木附近在 15 时减少了 3.78°C 的不适感，但“极端高温”（>41°C）区域仍然存在。生态功能区 65 和 46（即多层开放建筑区）允许更多的树木种植，总体上使热感觉降低了 2.27-5°C。总体而言，“极端高温”区域被重新分类为“强热”（35.1-41°C）。在生态功能区 1 中，树木沿街道排列，记录到热不适感减少了 7°C。令人惊讶的是，在生态功能区 5 中，树木附近仅减少了 0.6°C 的不适感，这归因于树冠下的热量滞留。

这些研究证实，多种绿化策略可以用来改善户外热舒适度。对于紧凑区域，建议使用绿墙而不是绿色屋顶；而对于开放建筑区域，街道树木提供了更多的降温空间。然而，气候变化情景对植被继续抵消高温的能力持悲观态度，需要进一步研究综合策略。最后，在高密度区域，线性街道树木的表现优于群组排列，但在某些区域，树冠覆盖会滞留热量。

3.4.2. 树种
与地表温度模式一致（Zhou 等人, 2023），不同树种在相同的生态功能区内对热感知有明显的影响。在中国哈尔滨的潮湿大陆性夏季，Dong 等人（Dong, Xu 和 Zhen, 2023）评估了五种常见树种（落叶/阔叶树：Populus alba Linn., Salix matsudana Koidz., Ulmus americana Linn., Acer negundo Linn；松树：Pinus sylvestris var. mongolica Litv）的影响。他们使用 ENVI-met 在生态功能区 1、2、4 和 5 进行了模拟。通过比较基线（无植被）和 21% 树木覆盖率的情景，研究发现落叶树种，特别是 Acer，在白天提供了最强的降温效果（在生态功能区 2 中将不适感中位数降低了 17°C，在生态功能区 5 中降低了 27°C），并且比常绿松树高出 7-9°C。阔叶树在生态功能区 5 中表现更好，这归因于阔叶树种的蒸腾速率较高以及它们与开放区域气流动态的相互作用，这与生态功能区 2 通风受限的情况形成对比。有趣的是，这项模拟还表明，在开放配置中，树木对于减少热感觉尤为重要，尤其是在建筑遮荫较少的情况下。

3.4.3. 蓝绿色基础设施
实施蓝绿色基础设施是缓解热不适的关键策略。Pan 等人（Pan 等人, 2023）使用 ENVI-met 模拟评估了中国亚热带城市聚集区在极端高温事件（46.85°C）期间蓝绿色基础设施的降温潜力。在开放环境（生态功能区 5 和 6）中，降温效果最显著，不适感在高峰时段（11:00-13:00）减少了 3°C，蓝绿色设施的降温效果优于单独的绿色植被。该研究强调了在中等密度城市区域中，局部蓝绿色干预在极端高温事件中对人类热舒适度的重要性。

3.4.4. 植被区域的几何特征及其周围生态功能区
适当的城市绿地（UGS）特征组合，如树冠密度、几何形状和相邻的城市形态，可以最大化热舒适度。Unal Cilek 和 Uslu（Unal Cilek 和 Uslu, 2022）使用 ENVI-met 在土耳其阿达纳进行了模拟。他们发现，城市绿地的降温效果取决于三个相互作用的因素：树冠密度、几何设计和相邻的城市形态。当绿地中的树木较多时，大小比方向或邻近性更重要。较小且线性的绿地边界紧邻紧凑/开放的低层区域（LCZ 3/6）或分散的树木景观（LCZ B）时，不适感更大（38-40°C），这归因于线性形状导致的较长日照时间和周围建筑环境的遮荫不足。为了达到最大降温效果，大型（≥2 公顷）且朝向 N-S 或 SE-NW 的绿地表现最佳。仅由草地组成的绿地则表现出相反的效果。那些较小且被高层建筑包围的绿地无论朝向如何都与更大的热舒适度相关。靠近紧凑中层建筑（LCZ 2）的矩形空间（即使朝向 E-W）实现了 28.2°C 的降温效果（比最差情况低 11-15°C），而靠近低层建筑区域的较大草地区域记录了最高的不适感，主要是由于 E-W 方向导致的水分蒸发冷却效果有限。混合绿地（50% 树木/50% 草地）保持了中等性能（30-42°C），降温效果随面积增加而改善，但仍受朝向和周围高层建筑阴影的影响。当靠近低层建筑区域（LCZ 3/6/10）时，这些绿地由于气流减少、靠近不透水表面以及低层建筑区域的长时间日照而表现不佳。

4. 讨论
4.1. 理解植被对不同生态功能区的降温效果
植被对不同生态功能区热缓解的贡献取决于其与城市形态的相互作用及其自身特征。本综述分析了城市或大都市区域内不同生态功能区之间的这些相互作用。比较不同生态功能区的热指标提供了关于城市元素与植被之间可能相互作用的见解，以冷却不同的城市景观（图 6-f），这与研究多个国家和大陆多个城市的结果一致（Chen 等人, 2021; Eldesoky, Gil 和 Pont, 2021; Jiang 等人, 2022; Yuan 等人, 2023）。然而，这种方法虽然设定了生态功能区之间的基线温度趋势（这些区域的植被覆盖率通常不同），但并未将植被的特定效果与其他调节温度的城市因素区分开来。汇编基于植被特征的研究证据（图 6g-j）有助于更具体地了解植被对每个生态功能区温度的影响，并为关于城市植被降温的更广泛文献提供了补充（Jay 等人, 2021; Santamouris, 2014; Bartesaghi Koc, Osmond 和 Peters, 2018; Du 等人, 2022; Jamei 等人, 2020; Rahman 等人, 2020）。LCZ方案来自Stewart和Oke（Stewart和Oke，2012年）。热指标证实了植被对冷却周围环境的重要性，因为植被通常存在于温度较低的开放区域（图6a）（Zhang等人，2020年；Wang等人，2023年；Li等人，2021年；Wang和Wang，2023年；Zhou等人，2022年）。在紧凑区域中，高层建筑（LCZ 1）提供阴凉，从而降低白天的温度，但会在夜间储存热量。这种效应在全年接收大量太阳辐射的热带地区更为明显，使得LCZ 1的夜间温度成为所有季节中最高的（Yuan等人，2023年）。树木在紧凑区域的冷却效果在LCZ 2B和8B中得到了验证，这些区域的温度比LCZ 2和8低3°C（图6b）（Chen、Zheng和Hu，2020年；Yang等人，2018年）。其他研究也证实，总体而言，紧凑区域的温度最高，尤其是在夜间与开放和植被覆盖的区域相比（Jiang等人，2022年），这一现象在多个纬度上都得到了验证（Chen等人，2021年）。某些气候条件会影响植被的冷却能力。在干旱气候中，植被依赖灌溉来更有效地冷却周围环境（图6c），这一因素通常与富裕社区相关（Mushore、Mutanga和Odindi，2022年）。因此，Eldesoky等人（Eldesoky、Gil和Pont，2021年）指出，LCZ方案适用于所有气候类型，除了干旱区域。他们认为根据土壤湿度参数对干旱地区的LCZ进行细分是必要的，因为这些地区的植被稀疏且冷却能力有限。水在降低城市温度方面非常有效，以至于靠近大型水体的不透水区域可能比远离水体的开放建筑区更凉爽（Masiero和Souza，2018年）。另一方面，在潮湿气候中，植被和水分增加的湿度可能会抵消LCZ层面的冷却效果（Geleti?、Lehnert、Savi?和Milo?evi?，2018年；Cao等人，2022年）。最后，其他因素也可能减少植被景观的冷却效果。在热浪期间，风会将热量从紧凑的城市核心地带带到外围的开放区域，从而降低植被的冷却效果（Tian等人，2023年）。图6g-j提供了城市植被冷却效果的进一步证据。来自微气候建模的反复证据表明，监测实地进行的实验非常困难，因为实际的气象条件难以控制。结果主要表明，街道树木对冷却开放建筑区的贡献大于绿墙或屋顶，但绿化屋顶尤其是墙壁被强调为种植空间有限的紧凑LCZ的可行替代方案（Kotharkar、Bagade和Singh，2020年；Schibuola和Tambani，2022年；Liu等人，2023年；Wang等人，2021年）。虽然植被覆盖的墙壁和屋顶通过蒸散作用以及夜间降低表面温度和辐射来提供冷却效果（Jay等人，2021年），但它们的冷却能力有限，通常需要与高反射率的屋顶结合使用（Santamouris，2014年）。如图6h所示，一些研究（Dong、Xu和Zhen，2023年；Zhou等人，2023年）证实了阔叶树具有更复杂的树冠和更高的蒸散率，对植被覆盖区和建筑区都有更好的冷却效果。尽管一些常绿针叶树的叶子和叶面积指数较大，能够更好地阻挡辐射（Li等人，2024年；Rahman等人，2020年），但其他文献也指出阔叶树在生长季节具有更高的蒸散率。对于以草和灌木为主的短植被区域，充足的灌溉在保持蒸散作用以帮助冷却空气方面起着重要作用。虽然灌溉在热带干旱气候中尤为重要，因为之前已经注意到缺乏湿度是调节LCZ温度的重要因素（Eldesoky、Gil和Pont，2021年），但之前的综述指出，目前缺乏量化灌溉和蒸散率对降低空气和表面温度的单独影响的知识（Bartesaghi Koc、Osmond和Peters，2018年；Jamei等人，2020年）。最后，在被称为无树LCZ D的公园中，随着公园规模的减小，冷却效果有所改善（Unal Cilek和Uslu，2022年）。相比之下，密集的高层建筑区（LCZ A）从树木公园中获益更多，可以冷却附近的空气，但它们会阻碍热量向相邻LCZ的扩散（Liu等人，2022年；Yuan、Zhou、Hu和Zhang，2022年；Liu等人，2023年）。由于小型公园在紧凑区域具有优化人口密集区冷却的潜力（Du等人，2022年），未来的规划可以战略性地在这些区域分布更多小型公园，以发挥更大的环境和社会作用，而不是依赖少数大型公园。4.2. 为所有气候适应性城市提供更多知识分析植被在不同LCZ中的冷却效果的主要贡献是对区域间和区域内温度调节的细致理解，这对于建设气候适应性城市至关重要。虽然LCZ被重新确认为研究城市内部温度动态的框架，但优化建筑区的冷却效果取决于植被在各种气候条件下的与城市形态的相互作用。然而，还需要更多知识来确保植被带来的关键热韧性成为一种权利，而不仅仅是特权。正如本综述所展示的，树木是最有效的城市冷却剂之一，尤其是在有足够空间发展广阔树冠的开放建筑区（LCZs 4-6和9）或城市公园（LCZs A-B）中，这些地方树木多样性高且密度大。然而，新种植的树种可能需要数年时间才能通过遮荫和蒸散作用提供最佳冷却效果，因为它们需要生长到一定高度并形成足够的树冠结构（Manickathan等人，2018年）。鉴于热浪的加剧和未来预测的恶化（Mora等人，2017年），决策者应优先保护成熟树木，并开发创新的绿化和城市规划方法。减少对汽车的依赖在许多城市中可能是根本性的，因为汽车占城市交通空间的比例可能超过50%（G?ssling、Schr?der、Sp?th和Freytag，2016年）。优先考虑自行车道、公共交通和步行交通可以减少碳排放并缓解全球变暖（Creutzig等人，2018年；Creutzig等人，2025年），这也可以在紧凑区域创造更多可种植的空间，这些地方的热量最强烈且目前新树的种植空间有限。关于城市空间中的环境正义的文献表明，公平分配植被可以帮助弱势群体获得其带来的好处，包括缓解热浪（Calderón-Argelich等人，2021年；Nesbitt、Meitner、Sheppard和Girling，2018年）。一些研究探讨了LCZ的社会维度（Cai、Tang、Chen和Han，2019年；Hashemi等人，2023年；Pereira、Masiero和Bourscheidt，2021年；Cheval等人，2023年；Emmanuel等人，2023年），但它们很少同时分析不同LCZ之间的人口和植被分布差异。通过LCZ视角加强绿色公平研究可以为更加包容和公正的城市发展提供信息。城市形态、植被和微气候之间的相互作用为气候适应性城市发展提供了可行的经验教训。未来的研究可以将LCZ框架整合到绿色公平分析中，指导考虑生态效益和社会正义的城市冷却政策。这样，气候韧性可以成为共享的好处。4.3. 局限性和未来方向本综述研究了161篇出版物，涵盖了多种方法、热指标、气候和背景设置，以调查植被在不同LCZ中的冷却效果。虽然局限性源于综述的范围，但一些关键挑战也由研究本身指出。4.3.1. 范围本综述没有检查所包含文献的实验严谨性，但观察到多种方法，这表明未来需要对LCZ层面植被调节微气候的方法学挑战进行系统性的回顾。证据来自热带地区的不同季节（这些地区温度较高），以及热带以外的夏季。未来的回顾可以扩大时间范围，以更好地考虑季节性动态。另一个时间限制是提取的数据代表的是平均值或中位数温度（如果有的话），或者是一天和夜间的峰值温度。虽然这种方法可以计算LCZ之间的可能温差，但它无法捕捉到每小时或每分钟可能出现的全部温度范围（Unger、Skarbit和Gál，2018年）。未来的回顾可以综合从这些研究中得出的结论，特别是研究植被在一天中不同时间降低温度的能力。尽管涵盖了广泛的背景，但仍需要更多研究来了解植被对LCZ热指标的影响，因为只有32项研究对此进行了探讨，主要发生在全球北方国家和中国（图3）。这一数量较少的研究可能与排除非热带地区的研究有关，这些研究关注的是夏季以外的季节，或者要求在标题、摘要或关键词中明确标注“Local Climate Zone”。例如，在本综述整理后，我们注意到“Local Climatic Zone”及其复数形式的非典型拼写，自2012年以来在Google Scholar中返回了大约30项研究。未来的审稿人可能希望包括这种变体以确保更广泛的覆盖范围。除了扩大搜索词外，未来的回顾还将受益于使用英语或葡萄牙语以外语言的研究人员，这些语言在热带地区较为常见。这有助于减少本综述中的潜在地理偏见，因为热带地区的研究较少（20项），而其他地区较多（85项）（图3）。由于本地化背景在LCZ研究中已被证明是相关的（Cardoso和Amorim，2017年；Kotharkar、Bagade和Agrawal，2019年；Fernandes和Masiero，2020年；Yang等人，2023年），而语言在过去十年中一直是科学交流的障碍（Amano、González-Varo和Sutherland，2016年），来自代表性不足地区的贡献可以为LCZ中的温度和植被关系提供有价值的证据。4.3.2. 审查研究的亮点审查研究指出的局限性包括从简化地表温度以指导城市热缓解到微气候建模的复杂性。虽然卫星图像有利于可扩展的分析，但在选择适当的空间分辨率来研究LCZ地表温度（Zhou等人，2023年）以及满足跨城市和年份分析条件的无云图像方面仍存在挑战（Xiang等人，2023年）。另一方面，空气温度测量需要强大的站点网络来覆盖许多LCZ，并控制相对湿度、降水、人为热排放和气溶胶对表面辐射的影响（Zong等人，2021年）。使用热感觉指标的研究主要使用了气象模拟（例如ENVI-met和Solweig）。需要新研究的关键问题包括：（1）降低计算成本的策略，这需要数月的运行时间（Silva，2020年）；（2）孤立LCZ的分析方法，但忽略了边界效应（Chen、Zheng和Hu，2020年）；（3）整合多种参数以充分应对微气候的复杂性。后者被多次提及，归因于包括各种参数时的统计比较困难（Unal Cilek和Uslu，2022年）、软件在表示植被特征方面的限制（Dong、Xu和Zhen，2023年；Gilabert等人，2021年；Wang等人，2021年）、关于人为热量的数据有限（Fang等人，2023年；Ren等人，2022年）、风的行为（Mushore、Odindi和Mutanga，2022年）以及城市形态（Wang、Ishida和Mochida，2023年）。虽然方法多样性提供了宝贵的见解，但持续的差距，如全球南方地区的代表性不足和建模复杂性，需要更系统和包容性的研究。未来的研究应解决建模参数化和可扩展但精确的测量技术方面的关键挑战。此外，一些研究考虑了在未来的全球变暖情景下的建模，或基于实地实验计算热感觉。未来的研究应解决这些已识别的挑战，特别是在研究不足的地理背景下，从而提高评估LCZ中植被冷却效果的精度。这反过来可以为气候适应性城市规划提供更有针对性的、特定于背景的绿化策略。5. 结论本综述通过比较不同LCZ之间的热指标以及评估改变植被特征时区域内的温度变化，全面分析了植被在不同LCZ中的冷却效果。尽管植被的降温效果受到土地利用类型（LCZs）的调节，但这一效果还受到其他因素的影响，例如靠近水体的地方会形成局部降温效应；热浪和高湿度城市会降低降温效果；而干旱气候和干燥季节则需要灌溉来维持植被的降温能力。此外，根据不同的土地利用类型，某些植被特性更有利于缓解热效应：密集的城市区域仍然可以从绿色屋顶和墙壁中受益，而开阔区域则主要通过增加树木覆盖来降温。与低层和开阔区域相比，高层和紧凑区域的公园降温效果明显有限。已经使用不同的热指标来研究不同土地利用类型下的温度及其与植被的关系。然而，与仅依赖空气和地表温度测量的研究相比，研究湿度影响或将热模拟与人类感知进行交叉验证的研究相对较少。这种综合分析通常出现在使用热感觉指标（如平均辐射温度、湿球黑球温度指数和生理等效温度）的研究中。通过综合土地利用类型框架内关于植被-温度关系的关键发现，本综述为未来的研究以及致力于建设更具热适应性的城市的城市规划者、政策制定者和决策者提供了指导。整合社会科学视角对于识别和解决差异至关重要，以确保公共政策既能促进绿色公平又能提高热适应能力。

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