由于全球气候变化，极端高温事件发生的频率和强度都在不断上升，给城市可持续发展带来巨大挑战。因此，科学合理评估城市高温热浪脆弱性对实现“清凉城市”具有重要意义。文章基于脆弱性与适应性理论，利用脆弱性分析工具，构建城市高温热浪脆弱性评价体系；以成都市为例，结合多源大数据，定量评价街道尺度的高温热浪脆弱性，分析高温热浪脆弱性的空间分异特征。基于评估结果，在宏观层面提出开展“热舒适”空间规划，构建“热预警”响应体系的应对策略；在微观层面，将高脆弱性街道划分为绿植提升区、适老改善区、设施提升区三类政策分区，并提出相应的规划措施以提高其高温适应能力。

[关键词] 气候变化；高温热浪；脆弱性评价；空间规划应对

[文章编号] 1006-0022(2023)02-0038-08

[中图分类号] TU981

[文献标识码] B

[引文格式] 杨林川，杨皓森，范强雪，等．大城市高温热浪脆弱性评价及规划应对研究——以成都市为例[J]．规划师，2023(2)：38-45．

0 引言

近年来，受全球气候变化影响，高温热浪灾害频发，成为人类社会面临的极端天气挑战之一。世界气象组织2022年发布的《2022年全球气候状况》显示，目前全球平均温度比工业化前的水平约升高1.11(±0.13)℃。英国、德国、法国等原本气候偏冷的国家，2022年夏季气温与往年同期相比出现了异常高温。英国气象局还发布了该国历史上第一个异常高温红色预警。高温热浪也影响着我国大部分地区。自2022年7月8日起，江南、江汉、江淮、华南、四川盆地东部等地区出现持续性高温天气。据中国国家气候中心监测评估，2022年6月13日到8月底的区域性高温事件综合强度是1961年有完整气象观测记录以来的最大强度。过高的温度会导致人体体温失衡，严重影响人类的生理系统和适应能力。长时间暴露在极端高温下工作的人群，其相关疾病的发病率和死亡率显著升高。相关研究表明，未来极端高温天气将会更强烈和更频繁地出现，这会对居民身体健康和社会正常稳定运行产生巨大影响。因此，在极端高温天气频发的背景下，科学合理评估城市的高温脆弱性，并提出相应的气候变化应对策略，对于实现城市可持续发展与夏季“清凉”人居环境具有重要意义。

国外对于高温的研究起步较早，研究领域涵盖健康、环境以及城市规划等。健康领域的学者通过研究发现，气温的升高给人们带来了直接和间接的健康风险——极端高温导致中暑等疾病的发病率和死亡率大幅上升，并且会使人们产生焦虑、抑郁和悲伤的情绪；环境领域的学者主要关注高温天气对生态环境变化、动植物生长以及全球气候变化的影响；城市规划领域的学者希望通过促进绿色基础设施建设、优化城市公园设计、使用太阳能清洁能源等途径，寻求减少高温给城市带来的风险的方法，以应对城市高温灾害。近年来，有学者利用脆弱性分析工具，构建城市高温热浪脆弱性指标体系、绘制城市高温脆弱性地图、识别高温脆弱区域和主要致脆因子，研究探讨城市、区域尺度下高温对人类健康和社会运转的影响。国外的城市高温应对和治理研究成果丰富，脆弱性分析工具的加入使得研究趋于全面化、合理化，为未来城市热风险防治和应对工作提供了理论基础，为评估城市高温热浪脆弱性以及制定风险防控措施提供了有效途径。

国内相关研究起步较晚。从研究视角来看，在高温灾害方面，相关研究主要从灾害学、气象学和生态学的视角去分析灾害的成因、特质(发生强度、频率等)、空间分布等，而针对高温热浪脆弱性的实证研究相对较少。从研究尺度来看，受限于数据的可获得性和精细化程度，研究范围多局限于全国和区域尺度，城市尺度的高温热浪脆弱性评估研究较少。从研究对象来看，相关案例地多集中于福州、西安等常年遭受高温热浪的城市，对成都这类原本气候温和，但近年来跨入极端高温行列的城市的关注度极低。

因此，本研究基于适应性理论与脆弱性理论，利用脆弱性分析工具，构建城市高温热浪脆弱性指标体系，并以成都市为案例，结合POI数据、空间数据及遥感数据等多源异构空间数据和人口社会经济数据，以街道为分析单元来定量评价高温热浪脆弱性，揭示研究区域高温热浪脆弱性的空间分异规律，并从宏观和微观层面分别提出气候适应规划策略(图1)，以期为城市规划师和管理者提供科学决策的依据，减少城市高温热浪灾害带来的风险。

1 城市高温热浪脆弱性评估体系构建

1.1 城市高温热浪脆弱性理论基础

适应性理论与脆弱性理论是城市高温脆弱性评估的理论基础，体现了城市自然生态系统、社会经济系统及建成环境系统等对高温热浪灾害的响应能力和抗冲击能力(图2)。

适应性反映了个体在面对灾害时的应变能力。适应能力是人类应对全球气候变化的关键，也是人地系统脆弱性理论中的重要议题。在城市规划领域，适应性理论与韧性理论结合，并逐步发展、整合为“城市适应性规划”，强调城市发展过程中需要主动适应全球气候变化，开展城市极端高温灾害识别与分区，通过主动干预的规划手段适应并缓解极端高温，强化城市的灾后恢复力。因此，将适应能力纳入脆弱性评估与量化框架，并作为脆弱性评价模型中的重要维度是合适的。

脆弱性理论源于灾害学领域，指受限于本体高敏感性和扰动弱对抗力，暴露于风险、扰动或压力下的系统遭受灾害影响时的易损程度与状态。相关研究现已扩展至城乡规划学、地理学、生态学等多个学科领域。相较于以往仅关注自然环境条件、社会人文政策等外界因素对社会系统影响的研究，脆弱性研究侧重于探讨社会系统内部所固有或潜在的脆弱属性的重要作用，包括导致社会系统变化的政治、经济、制度等因素，以及提高社会系统自愈能力的人文机制和对策。城市系统复杂程度较高、稳定性较差，当城市系统受到外界灾害较大的冲击和干扰时，易产生较大损失，因此开展城市高温热浪灾害脆弱性评估十分有必要。

1.2 城市高温热浪脆弱性评估指标体系

本研究参考Wolf等人提出的高温脆弱性指数(HVI)和Romero-lankao等人对多个高温脆弱性指标的对比研究结果，结合国内外学者提出的城市高温热浪研究框架，并综合考虑数据的可获得性，从高温暴露、敏感性和适应能力三个方面构建了高温热浪脆弱性评价指标体系(表1)。将高温热浪脆弱性定义为上述三者的函数：

高温热浪脆弱性＝高温暴露×敏感性/适应能力          公式(1)

(1)高温暴露：一般指对人群产生较大影响的外部环境因素，如气候和环境要素。人类活动通常会形成许多不透水表面，会导致城市中心的气温明显高于城市周边区域，因此本研究选取地表温度作为评价高温暴露的指标之一。该指标与空气温度呈高度正相关，能较好地反映城市内部热环境差异。有研究表明，城市植被覆盖率的提高是人口死亡率下降的原因之一。大面积的绿化有助于缓解城市热岛效应，降低城市内部气温，调节室外热舒适，因此本研究选取反映地表植被覆盖状况的归一化植被指数(NDVI)作为评价高温暴露的指标之一。

(2)敏感性：指受高温暴露而容易增大健康风险的人口的内部特征，如社会人口因素和健康相关因素。有研究表明，老年人口在高温热浪的环境中，因呼吸道和其他与热相关的疾病而住院治疗的比例更高，与热相关的死亡风险也更高；在固定区域内，随着人口密度的增大，人均获得的降温设施或空间随之减少，人地复合系统暴露在高温灾害的概率就越大，因此本研究选取人口密度和老年人口比例及密度作为衡量高温敏感性的指标。

(3)适应能力：指能够减轻高温暴露影响的便利设施的可达性和人群为适应高温环境而改变自身行为的能力，如医疗服务、商业服务和制冷设施等的可达性，以及人群受教育水平、经济能力等。由于不同收入群体所拥有的资源不同，使用的降温设备、使用降温设备的频次和持续时间具有显著差异，同时考虑到数据的可获取性，本研究选取与居民收入水平高度正相关的住房价格作为反映居住人群收入水平的替代性指标；受教育程度的高低也会影响居民对于城市高温灾害的态度、认知能力和关心程度；城市中的纳凉设施(如公园、购物商场、地铁站点等)可为附近居民提供紧急降温和避难场所；综合医院和社区诊所可以为因受高温影响而出现不适甚至生病的人群提供及时的医疗救治，在维护居民健康方面发挥着关键作用，是预防和治疗疾病的重要社会资源，因此本研究将相关指标纳入考虑。

2 研究范围及数据来源

2.1 研究范围

成都市地处四川省中部、四川盆地西部，属于亚热带季风性湿润气候，具有气候温和、冬暖夏凉的特点，年平均气温在14～22℃。近年来，在全球气候变暖、西太平洋副热带高压以及城市热岛效应等因素的综合作用下，成都市频繁发生高温热浪事件。2022年夏季，成都市成为高温热浪事件发生的重灾区。成都市气象台发布的数据显示，2022年8月23日成都市东部新区最高气温达43.6℃，打破全市历史最高温纪录。2022年1月1日至2022年8月24日，成都市共发布了13次高温红色预警。2022年8月单日最高气温相较于2021年8月有大幅上升，其中有25天最高气温高于2021年同期，有8天最高气温相较于2021年同期升高10℃以上且温差最高达12℃(图3)。根据我国气象局的标准规定，单日最高气温达到或超过35℃即可定义为高温天气，连续三天以上的高温天气为高温热浪。

城市高温热浪脆弱性研究一般关注受影响最显著的区域，即中心城区。考虑到成都市人口的空间分布、研究数据的可获得性等，最终本研究将研究范围确定为成都市武侯区、青羊区、成华区、锦江区和金牛区五城区。本研究以街道为单元(共计58个)，包括武侯区11个(不包含高新区托管的4个街道)、青羊区12个、成华区11个、锦江区11个、金牛区13个街道。

2.2 数据来源

(1)卫星遥感数据。地表温度反演的遥感影像数据来源于NASA LP DAAC 2022年8月1日至31日的MOD11A1.006数据，8月平均地表温度如图4所示；采用2022年8月11日至23日的Landsat 9 Collection 2 TOA(大气顶反射)影像数据进行计算，可得到成都市五城区的NDVI数据(图5)。

 (2)人口和社会经济数据。常住老年人口比例、人口密度、老年人口密度、受教育程度等数据从成都市各区第七次人口普查公报(http://gk.chengdu.gov.cn/govInfo/)中收集。老年人口定义为65岁及以上人口。由于成都市五城区内近年的新建住房较少，本研究选用的住房价格为二手住房价格。二手住房价格数据来源于成都链家网(http://cd.lianjia.com)的在售二手房源信息。

(3)设施点位数据。纳凉设施(如公园、购物商场、地铁站点)、医疗设施(如社区诊所、综合医院)的空间位置和数量数据来自于百度地图数据库(图6，图7)。

3 成都市五城区高温热浪脆弱性评价结果分析

3.1 高温暴露

高温暴露可通过暴露指数进行测量。该指数是高温热浪日间地表温度(正向指标)和NDVI(负向指标)两个指标的加权平均。本研究运用熵值法来确定指标权重，采用自然断点法将暴露度划分为高(0.750 8～0.873 9)、较高(0.631 0～0.750 7)、中(0.483 8～0.630 9)、较低(0.309 2～0.483 7)、低(0.001 0～0.309 1)五个等级。2022年8月成都市五城区的高温暴露评价结果如图8所示。整体上看，高暴露区呈多中心分散式分布，暴露度从中心区域到外围逐渐降低，主要是因为中心区域建筑密集，热浪的反射、吸收和滞留增加，同时植被覆盖率较低，散热、吸热能力弱，易形成热岛效应。

高暴露区和较高暴露区集中在五城区中部和西南部区域，高暴露区主要分布于成都市一环以外以及二环以内的猛追湾、驷马桥、西安路、抚琴等街道，这与该地区植被覆盖率较低有关。在金牛区的沙河源街道和武侯区的簇锦街道也出现了高暴露区，这与该地区地表温度较高有关。在中部地区，青龙街道、二仙桥街道、东湖街道等呈中等暴露度。在五城区边缘地带，较低暴露度区域和低暴露度区域分布广泛，北部的暴露度明显低于南部，这是因为北部边缘区域植被覆盖率较高，可以减少热辐射。

3.2 敏感性

敏感性高低通过敏感性指数来衡量，该指数是常住老年人口比例、人口密度和老年人口密度这三个指标的加权平均。2022年8月成都市五城区的高温热浪敏感性评价结果如图9所示。采用自然断点法将敏感性划分为高(0.634 5～0.979 8)、较高(0.463 6～0.634 4)、中(0.270 5～0.463 5)、较低(0.121 9～0.270 4)、低(0.032 7～0.121 8)五个等级，敏感性从高到低相应等级的街道数量分别为11个、13个、14个、13个、7个。五城区中心区域的街道敏感性普遍较高，这是因为中心区域的人口密度高、常住老年人口比例和密度较高。与高温暴露的空间分布类似，五城区的敏感性指数从中心地带到外围地带呈圈层式衰减特征。高敏感区和较高敏感区主要分布在书院街、猛追湾、双桥子、抚琴和西安路等街道；中敏感区和较低敏感区分布在二环周边的青龙、沙河、营门口、红牌楼等街道；低敏感区主要分布在龙潭、三圣、金花桥、西华等五城区外围边缘街道，这些街道与中心区域的街道相比，人口密度小、老年人口比例低，因此敏感性低。

3.3 适应能力

适应能力通过适应性指数衡量。该指数是二手住房价格、受教育程度、纳凉设施点数量、医疗设施点数量四个指标的加权平均。2022年8月成都市五城区的高温热浪适应能力评价结果如图10所示。本研究采用自然断点方法将适应性划分为高(0.439 0～0.725 9)、较高(0.358 4～0.438 9)、中(0.299 8～0.358 3)、较低(0.221 7～0.299 7)、低(0.106 8～0.221 6)五个等级。总体上看，适应性指数呈现出从南向北逐渐减小的空间分布趋势。其中，高适应区主要分布在南部和中部区域，低适应区和较低适应区集中分布在北部，其中成华区的适应性最低。高适应区与较高适应区主要分布于春熙路、锦官驿、玉林等街道，这与该区域拥有丰富多样的商业设施有关，其中春熙路街道有6747个纳凉设施，为五城区内各街道之最；中适应区整体上零散分布，主要分布在西华、营门口、茶店子、九里堤、抚琴、西安路等街道。 

3.4 脆弱性

脆弱性由脆弱性指数衡量，该指数由公式(1)计算得到。图11显示了成都市2022年8月五城区的高温热浪脆弱性分析结果，采用自然断点方法将脆弱性划分为高(1.558 0～2.647 6)、较高(0.976 8～1.557 9)、中(0.572 0～0.976 7)、较低(0.271 1～0.571 9)、低(0.001 1～0.271 0)五个等级。整体上看，高脆弱区主要集中在五城区的中北部，并且从中北部向外辐射，脆弱性逐渐降低。高脆弱区和较高脆弱区位于成都市一环以外二环以内的区域，主要分布在金牛区的西安路街道、抚琴街道、驷马桥街道，青羊区的府南街道，成华区的猛追湾街道、双桥子街道以及锦江区的牛市口街道。值得注意的是，五城区中部的春熙路街道相较于周边区域脆弱性明显更低，原因是该街道各类型设施分布密度大、混合度高，对高温热浪风险的抵抗力强。较低和低脆弱性区主要分布在五城区边缘地带，原因是这些区域的街道的开发强度较低、人口密度较低、绿植覆盖率较高。而五城区中南部的晋阳街道的脆弱性比周边区域高，这主要与该街道人口密度和开发强度较高有关。综上所述，成都市五城区的高温热浪脆弱性指数的分布具有较强的空间异质性，因此为适应和缓解高温热浪风险、提高城市韧性，需要结合各街道的致脆因子提出针对性的优化措施。

4 应对城市高温热浪脆弱性的空间规划策略

针对非极端气候地区出现的极端高温，以往研究一般从以降低温室气体排放为主的减缓措施和以全面提高气候风险抵御能力为主的适应措施两方面入手。本研究针对成都市高密度城市空间的特点，从宏观和微观两个层面提出规划应对策略。在宏观层面，应以促进资源公平分配、缓解极端高温为目标，开展“热舒适”空间规划，构建“热预警”响应体系并采取韧性规划措施。在微观层面，应选择脆弱性较高的街道作为优先重点整治行动区域，从预防的角度出发，基于不同致脆主导因子，将高脆弱性街道划分为绿植提升区、适老改善区、设施提升区三类，以便因地制宜地提高各区高温适应能力(图12)。

4.1 宏观层面：开展“热舒适”空间规划，构建“热预警”响应体系

4.1.1 开展城市“热舒适”空间规划

 “热舒适”空间规划需要从城市总体形态、设施以及功能等多方面进行全流程热环境优化。城市“热舒适”规划可结合自然地理条件主动“招风”，利用城市常年主导风向等气象规律和天然水域、绿地等开敞空间布局引导城市空气流动，构建城市通风廊道体系，促进大气良性循环。例如，广州市开展的“清凉城市”建设项目提出重点管控城市通风廊道内的土地利用类型、建筑尺度和污染物排放等，通过自然通风减少中心城区的热量累积，提升城市内部的通透性，减少热负荷。同时，利用人工遮阳设施(遮阳伞、遮阳板等)、自然遮阳设施(山体、植被等)以及建筑物等构建城市遮阳体系，为在夏季进行户外活动的人们提供遮阳场所，提升室外的热舒适性。

4.1.2 建立城市高温预警体系

城市高温热浪的蔓延扩散速度较快，城市各部门需要对城市极端高温进行快速响应。高温预警系统除了针对气象风险，还应将健康风险预警纳入其中，尤其应关注重点人群(老年人、室外体力工作者等)的身体状况和相关疾病(呼吸系统疾病、心脑血管疾病等)等，并划定风险等级。当风险到达相应级别时，应及时向相应人员和医疗救治单位发出提示信息，并做出相应的避暑或救治措施，做到“事前预警、事后防治”的精细化预警管理。不同收入水平、工作种类和年龄的人群对夏季极端高温天气的适应能力存在较大差异，城市规划者和政策制定者应当推动高温适应的相关规划和投资，逐步解决高温环境下医疗、交通以及纳凉空间等公共资源分配不公和规划不合理的问题。在政策制定方面，可以在极端高温天气期间为经济困难的家庭或个人提供补助、发放降温设备，调整户外工作者的从业时间，并针对高温诱发的疾病制定相应的医疗优惠政策。

4.2 微观层面：精准识别“热脆弱”分区，精细制定 “热应对”策略

4.2.1 绿植提升区

该区域主要是高暴露度主导下的高脆弱性区域，主要包括猛追湾街道、驷马桥街道、西安路街道、抚琴街道等。针对这些街道，应提高绿地覆盖率、促进绿色空间建设。在社区层面，高暴露度区域多为老旧社区，其绿地面积小、开放性弱、空间利用率低且植物群落类型单一，因此可结合场地微气候特征营造参与式绿地，同时通过丰富植物种类营造复层绿地植物群落结构。在建筑层面，可通过垂直绿化、屋顶花园等方式增加老旧社区的绿地覆盖面积，同时应推广低碳建筑、节能建筑等设计，从源头上减少建筑散热。

4.2.2 适老改善区

该区域主要是高敏感性主导下的高脆弱性区域，主要包括书院街街道、猛追湾街道、双桥子街道、抚琴街道和西安路街道等。针对此类街道，应从面向高敏感人群的社会服务出发。在社区层面，可成立突发性极端高温天气应对小组，对老年人口较多的社区和处在高温区域的社区的独居老人进行登记，采取定期电话访问、上门监测身体健康等方式跟踪高敏感群体在突发性极端高温期间的身体状态。在建筑层面，可通过在老旧社区加设电梯、在楼梯间安装扶手等方式降低老年人因运动过热而产生不适的风险，在建筑周边增设遮阳棚、提供方便老年人使用的共享遮阳伞或共享风扇，为老年人户外活动提供遮阳、降温设备。同时，可在建筑附近预留急救车辆停靠场地，便于对因高温而出现紧急情况的老年人进行转运治疗。此外，色彩的选择在一定程度上对老年人应对极端高温天气有积极作用，入户楼道、居住空间等日常活动空间建议采用老年人偏爱的木色或者绿色，这样有助于老年人保持积极稳定的情绪。

4.2.3 设施提升区

该区域主要是低适应性主导下的高脆弱性区域，主要包括白莲池街道、龙潭街道、二仙桥街道等。这些区域多为低收入人群居住的建筑密集区。由于设施老旧、绿地率低、服务设施匮乏，这些街道受热岛效应的冲击影响最大。因此，此类街道应以提升公共设施与公共空间为重点。在社区层面，可采取腾退空间新建公园绿地、延长公共建筑开放时间等方式，为人群提供就近避暑纳凉的场所。在街区层面，可通过拆除违章建筑、“见缝插绿”等方式扩大绿地面积，同时增设休息座椅、纳凉小屋等公共配套设施，营造清凉空间。在建筑层面，建筑立面可涂刷高反射材料，鼓励居民自发构建垂直绿地系统。考虑到该区域居民低收入的特征，在突发性的高温热浪事件发生时，可引导居民至大型商场、地铁站点等公共空间“集中纳凉”。该模式不仅可以为居民提供紧急避热场所，还可以缓解城市供电压力。

5 结语

近年来，大规模、长时间的极端高温天气给城市人居环境带来严峻挑战，对居民的日常生活和城市的可持续发展造成严重的影响。成都市这类原本气候温和，但新近加入高温城市行列的区域应引起更多关注。开展这类城市的高温热浪脆弱性评估具有一定的现实意义，可为其制定合理的高温气候适应性措施、缓解城市热风险提供重要参考和依据。城市规划师可深入分析脆弱性的关键要素(暴露度、敏感性、适应能力)，并结合脆弱性的空间分布特征，为城市的公共服务设施布局、防灾减灾规划、城市通风廊道等的建设提出优化方案。

本研究基于脆弱性理论与适应性理论，利用脆弱性评估工具，构建了包含高温暴露、敏感性、适应能力三个维度的城市高温热浪脆弱性评估模型，综合考虑物理环境和社会经济要素，共选取9个指标来评估成都市五城区的高温热浪脆弱性，并分析其空间分布特征。结果表明：成都市五城区的高温热浪脆弱性由中心区域向外围逐渐降低。高脆弱性街道主要集中在成都市二环以内的北部和东部区域，这些区域具有高暴露度、高敏感性和低适应性的特征。基于评估结果，本研究在宏观层面提出了开展“热舒适”空间规划、构建“热预警”响应体系的应对策略；在微观层面，将高脆弱性街道划分为绿植提升区、适老改善区、设施提升区三类政策分区，并提出相应的措施以提高其高温适应能力。不足的是，本研究以街道为基本分析单元，忽略了社区的异质性。下一步研究可深化至社区尺度，在更微观的尺度上分析城市高温热浪脆弱性的空间分布格局，以提出更细致的气候适应性空间规划响应措施，并对城市灾害风险进行更精细化的管控。