如何通过气候适应性规划设计缓解城市夏季高温状况，构建健康城市，对于我国推进生态文明建设、实现高质量发展至关重要。以岭南高密度城市——广州为例，基于局地气候分区框架分析城市建设形态与土地覆盖特征，构建局地气候分区城市形态分析地图与局地气候分区分类地图，识别城市高温风险热点区域；基于局地气候分区分类地图的高温风险评估结果，选取高温风险街区——文德路街区作为研究对象，从“绿—荫—透—水”4个方面提出岭南高密度城市街区高温适应规划设计策略，并进一步探讨将高温适应规划设计融入国土空间规划体系的路径，以期为我国气候适应规划设计与健康城市建设提供思路与方法参考。
[关键词] 局地气候分区；国土空间规划；高温风险评估；高温适应；岭南高密度城市
[文章编号] 1006-0022(2023)06-0093-06
[中图分类号] TU984
[文献标识码] B
[引文格式] 郑颖生，李文婕，曾秋韵，等．岭南高密度城市高温适应规划设计策略：局地气候分区框架的应用[J]．规划师，2023(6)：93-98．
1 研究背景
1.1 我国应对全球气候变暖与高速城镇化叠加影响下的城市高温问题
全球气候变化是人类当前面临的重大挑战。全球政府间气候变化委员会在2018年发布的《全球升温1.5℃》特别报告中指出，人类活动造成了当前全球温升比工业化前水平高出约1℃，预计在2030—2052年升温幅度将达到1.5℃。持续的全球气候变暖伴随着海平面上升，极端天气事件(如高温热浪、极端降水等)频发，对人类健康、经济发展、粮食安全、生态系统稳定等方面造成了严峻影响 。在全球气候变暖与高速城镇化进程的叠加影响下，我国许多城市面临显著的升温问题，夏季高温天气的强度、发生频率与持续时间呈上升趋势。根据国家气候中心监测评估，综合考虑高温热浪事件的平均强度、影响范围和持续时间等多方面指标，我国2022年夏季区域性高温事件综合强度已达到自1961年有完整气象观测记录以来最强，呈现持续时间长、范围广、强度大、极端性强的特征，多地最高气温突破历史观测极值，广州、重庆、杭州、福州、郑州等城市出现连续性高温热浪事件。
2021年10月，我国发布了《中国应对气候变化的政策与行动》白皮书，确立了“以人民为中心”“不断提高应对气候变化力度”“增强适应气候变化能力”的应对气候变化国家战略。2022年5月，生态环境部等17个部门联合印发了《国家适应气候变化战略2035》，强调气候变化风险评估，将“适应”“减缓”两大应对气候变化的对策与国土空间规划结合，提出到2035年基本建成气候适应型社会。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》提出“推进以人为核心的新型城镇化”，强调城市空间结构优化与构建健康城市，为城市发展指明了方向。以上述目标为导向，科学评估城市热环境及高温风险，开展应对高温问题的适应性规划设计，成为降低城市热健康风险、推进以人为核心的健康城市建设的重点议题。
1.2 应用局地气候分区框架开展城市高温风险评估与气候适应规划设计
对城市热环境空间进行差异性的合理区分，是城市高温风险评估的重点，也是进一步探索城市形态对高温灾害作用机制的基础。局地气候分区(Local Climate Zone，以下简称“LCZ”)框架是由城市气候学者Oke和Stewart于2012年提出的地表分级系统，以建筑形态及地表材质特征为分级标准，将地表划分为17个类型的LCZ，并建立了标准化的地表材质与建筑形态指标体系。LCZ框架通过标准化的局地气候数据集与城市形态指标数据集，建立了局地气候与城市建设的联系，成为气候与规划学科信息传递的工具。LCZ框架自建立以来得到了气候规划研究者的广泛关注，已有研究验证了该框架对城市热环境研究及高温风险评估具有良好适用性。因此，运用LCZ框架对城市地表形态进行精细化分类，建立以LCZ为空间单位的局地气候数据集与城市形态指标数据集，不仅有助于评估高温强度的空间分布特征，识别局地尺度的热健康风险，还有助于评估城市规划指标与局地热健康风险的复杂关联性，为气候适应性规划设计提供量化指引。
LCZ框架被广泛应用于局地气候研究与气候适应性规划设计中。在粤港澳大湾区范围的应用研究中，SHI Y等发现LCZ的地表形态分类体系对香港及整个粤港澳大湾区范围的复杂异质性城市形态均具有良好的局地气候区分度，并可拓展应用于污染物聚集度、高温热浪等气候环境风险的空间评估。Zheng等基于LCZ框架，对香港高密度城区进行了车载移动测量，发现城市街区的平均建筑高度、建筑覆盖率、天空开阔度、道路密度、绿地覆盖率、透水表面覆盖率等多项城市形态指标与局地高温状况有显著的统计学相关性。Liu等针对深圳华侨城片区的局地气候测量发现，高密度的建设形态驱动了城市街区的升温，在高密度城区中合理布局绿地、水体等自然要素有助于缓解局地高温状况。已有相关研究证实，应用LCZ框架进行地表特征分类与城市形态分析，探讨城市要素的优化设计策略，可以为城市街区的气候适应性设计提供信息支持和决策参考。
2 基于LCZ框架的城市街区高温风险评估方法
2.1 研究区域
本研究以广州为例，开展城市街区高温风险评估并探讨高温适应规划设计策略。广州既是我国岭南地区的沿海城市，也是粤港澳大湾区的核心城市，土地面积为7434.4 km2，常住人口约为1881万。广州属于亚热带季风气候，夏季高温、高湿、多雨，且持续时间长。在人口增长、城市发展及全球气候变暖的多重影响下，广州面临夏季高温事件频发、空气污染严重的问题，影响了人居环境健康与城市高质量发展。
2.2 LCZ城市形态分析地图、分类地图构建与高温热点街区识别
2.2.1 基于多源数据的LCZ城市形态分析地图与LCZ分类地图构建
整合规划数据、遥感数据等多源数据，基于LCZ框架与GIS量化分析方法对城市建设形态与土地覆盖特征进行分类。首先，运用GIS半变异函数(Semi-variogram)对三维建筑空间数据进行空间自相关分析，确定具备同质/相似城市形态的街区尺度，即LCZ分类地图的基本空间单元。其次，基于街区尺度，整合城市规划信息、遥感影像数据等多源数据，运用基于GIS的LCZ城市形态分析方法，选取主要用地性质、平均建筑高度、建筑覆盖率、天空开阔度、街道高宽比、绿化覆盖率、水体覆盖率、不透水表面覆盖率、兴趣点密度、人群聚集度、平均海拔等城市形态相关指标，构建广州LCZ城市形态分析地图(图1)。基于上述LCZ城市形态分析地图，依据LCZ分类标准对广州城市建设形态与地表覆盖特征进行分类，构建广州LCZ分类地图(图2)。基于LCZ分类地图可以看出，广州基于建成形态分类的LCZ类型主要包括高层高密度区(LCZ 1)、多层高密度区(LCZ 2)、低层高密度区(LCZ 3)、高层中密度区(LCZ 4)、中层中密度区(LCZ 5)、低层中密度区(LCZ 6)、低密度建成区(LCZ 9)及重工业区(LCZ 10)等。基于土地覆盖特征分类的LCZ类型主要包括树林(LCZ A&B)、灌木和草地(LCZ C&D)、 岩石或铺地(LCZ E)、土壤或沙地(LCZ F)和水体(LCZ G)等。
2.2.2 LCZ空间分布特征与高温风险热点区域识别
从LCZ分类地图看，广州的建设形态与地表覆盖呈现显著的空间差异性。高密度LCZ建设类型—高层高密度区、多层高密度区、高层中密度区成片集中分布在越秀、天河、海珠、荔湾，以及白云与荔湾、海珠交界等区域，建设密度由中心区域向外递减；高密度LCZ街区在黄埔、增城、从化、花都、番禺等区域的中心区也呈现集中分布，这些街区往往建筑覆盖率高，街道空间狭小，交通繁忙，绿地分布有限。密集的建筑与大范围的道路、硬质广场等人工地表增加了街区对于太阳辐射的吸收，而高密度的城市空间削弱了长波热辐射与对流热辐射的散热作用。广州北部增城、从化、花都、白云东部以及黄埔北部有大量林地覆盖，主要LCZ类型为树林；南部番禺、南沙等区域分布大量的灌木、草地、湿地和水体，主要LCZ类型为灌木和草地、岩石或铺地与水体。可见，广州北部、南部集中分布的林地、灌木、草地、湿地和水体等既是构成广州城市形象的重要生态资源，也是城市降温的重要冷源。
由于城市建成形态的多样性与高温风险的差异性，高温适应规划设计响应需在城市尺度、局地尺度各有侧重。在城市尺度，重点控制高密度LCZ类型的分布集中度，优化高低密度LCZ类型的组合布局，通过低密度LCZ类型构建城市风道，通过绿地公园、水体等构建城市生态廊道，从而优化城市LCZ街区布局，降低城市高温强度与聚集度。在局地尺度(即LCZ街区尺度)，需要针对高温热点街区，分析不同建设形态、功能业态与人群活动背景下的高温缓解与适应需求，挖掘存量背景下的遗余空间改造潜力，从绿化、遮阳、通风、地表材质优化等角度探讨有效融入现状建成环境的降温设计策略，以改善街区热环境状况。
基于LCZ高温风险重点区域识别结果，选取广州高温风险热点街区——文德路街区作为研究对象，探讨高密度城市街区的高温适应规划设计策略。文德路街区是历史文化街区，位于广州中心城区越秀区，南临珠江，西临北京路文化旅游区，具有鲜明的岭南骑楼风貌特色，汇集了大量的近现代历史建筑，如广东区委军委旧址、黄埔军校同学会旧址、侨商楼等。文德路街区的LCZ类型主要为多层高密度区，街区内的建筑覆盖率高，多层建筑与少量高层建筑混合，建筑高度多为10～25 m，街道空间狭小，绿地、广场等公共空间分布有限，交通与空调等带来的人为热释放强度高，夏季高温问题严峻。
面对文德路街区的建设现状与降温需求，从“绿—荫—透—水”4个方面探讨高温适应规划设计策略(图3)：对街区公共空间进行潜力挖掘，通过建设口袋公园、增加垂直绿化及屋顶绿化等方式，促进存量绿化增效(“绿”)；发挥骑楼的遮阳优势，改善骑楼空间的人行环境，提高骑楼与其他立体慢行系统的空间连续性，并开展树冠规划，提高街巷空间与公共活动空间的树冠覆盖率，发挥树冠遮阳的降温效益(“荫”)；通过改造潜力评估与功能置换方式，优化建筑群体布局与形态，打通街区通风廊道，促进南侧珠江水域的冷鲜空气进入建成区(“透”)；开展“不透水地表还原”行动，采用透水沥青、透水混凝土等新型材质，提高地表透水性，结合公共活动空间布置蓄水树池、景观水体、喷雾设施等，发挥水体蒸发的降温效益(“水”)。
图3 “绿—荫—透—水”高温适应规划设计策略示意图
采取集中与分散有机结合的形式，构建由沿江带状公园、街角口袋公园、沿街绿化、屋顶绿化及立面绿化等构成的多层次街区绿化降温体系。街区沿江中路片区南临珠江，是人群活动密集的核心景观空间，因此应合理规划迎水面的绿化空间，控制临近水岸绿地的建筑密度与高度，以改善滨水空间的热环境，提升来自珠江水体、沿江绿地等生态空间的冷鲜空气对内部高密度建成区的渗透度。挖掘街角的遗余空间，设置街角口袋公园，提升街角绿化对人群在街道内行走与路口停驻时的降温效益。对于街区内存在的大量未精细设计和未充分利用的宅旁空地，可设置宅旁绿化空间，并考虑融合多元化的现代生活设施，如设置宣传展示空间、电动车停车与充电空间及休憩交流空间。此外，还可利用街区内大量中层、低层住宅的屋顶与围墙，提升屋顶与围墙的绿化覆盖率，发挥立体绿化的降温效益。
遮阳降温策略主要包括骑楼遮阳、树冠遮阳及设施遮阳等3个方面。文德路街区分布有大量的近现代骑楼建筑，骑楼底层架空的形式能够减少行人在夏季的太阳辐射暴露，同时在台风、暴雨等恶劣气象条件下能起到遮蔽作用，是适应岭南地区湿热多雨气候的城市空间形式，也是街区慢行系统的重要组成部分。但早期建成的骑楼空间存在通行宽度不足、连续性不佳等问题。在改造中，可通过首层建筑界面退让，拓宽骑楼空间的通行宽度，并在较为宽敞的节点空间设置休憩设施。在骑楼街与其他街道的交界处，可延续底层建筑界面退让的设计策略，提升骑楼遮阳的连续性，降低行人的高温热暴露。同时，可通过优化树冠布局，发挥树冠遮阳的降温效益。在高密度城区中，通过保护与扩大原有树冠、新增树冠等措施，营造清凉的树冠下城市空间，这在一定程度上也能够发挥增加碳汇、减少地面径流、降低空气污染物浓度的综合生态效益。此外，可构建带遮阳设施的步道系统，通过骑楼空间与天桥、连廊等立体遮阳步道结合的形式，增强人行系统的连续性，且立体步道形成的阴影可对地面层人行空间起到遮阳降温作用。
文德路街区毗邻珠江，拥有良好的生态降温资源，然而高密度的建设现状削弱了城市街区与珠江水体的空间联系，因此建议采取以下策略加强珠江生态空间的冷鲜空气对城市街区的渗透度：一方面，打通南北方向的通风廊道，促进珠江水体与建成区的冷热空气交换和流动；另一方面，优化建筑集群的高度和控制体量，避免在滨江区域布局密集的大体量高层建筑，因为大体量高层建筑形成的屏风效应会阻碍水陆风循环。
建筑屋顶高度应由滨水向内部城区逐渐升高，形成顺应水陆气流方向的建筑天际线。具体措施包括：①基于夏季盛行风向东南风，评估当前建筑群体布局与形态界定下的开敞空间连续性和通风提升潜力，确立街区尺度的潜在风道。②识别位于风道核心节点的挡风建筑，评估其拆除或改造的可能性。对于违章加建建筑及品质较差的老旧建筑，建议拆除或更新；对于大体量的高层建筑，建议采取提升立面透风度的改进策略，如可采用底层架空、设置空中花园等形式增加高层建筑在南北方向上的立面透风度，而滨水区域的高层建筑可采用退台式建筑形式，促进冷鲜空气由水体向建成区流动。③降低建筑覆盖率，采用建筑底层架空的方式，拓宽街道空间，促进近地层通风，减少废热和空气污染物在街道空间内的聚集。④优化开敞空间布局，提高开敞空间与风道的空间连续性。
一是推动“不透水地表还原工程”，采用透水率高的新型地表材质(如透水沥青、透水混凝土等)，缓解热岛效应，并提升街区应对极端降水的韧性。二是减少树池周边的不透水铺装，增加土壤覆盖，增加树池规模，建设蓄水树池，促进存量绿地资源下的城市树冠增绿效益和蓄水效益。可在广场、立体绿道系统等公共活动空间设置喷雾设施，发挥水体的蒸发降温作用。三是挖掘街区内的遗余空间潜力，探索设置小型景观水体的可能性。例如，结合围墙设置流水背景墙，结合街角公园设置景观水池与喷泉，等等。
由于气候变化的不确定性，以及地域化城市建成环境影响下城市高温环境的差异性，对于应对高温问题的气候适应规划设计，仍需进行因地制宜、因时制宜的深入探索与动态适应，并使其融入国土空间规划编制审批体系与实施监督体系。LCZ框架构建了基于城市形态与地表覆盖特征的地表形态分类体系，并建立了标准化街区(局地)尺度的“气候—规划”数据体系。通过LCZ框架整合建筑、道路、绿地、水体等多源规划数据，以及移动测量、气象站观测、遥感反演、数字模拟等多源气候数据，可为构建城市高温评估模型提供数据基础，为气候适应规划设计提供决策依据。综上所述，LCZ框架具备空间分辨率精细、可覆盖范围广、构建流程标准化、跨学科数据支撑与语言转译的综合特征，具有融入“五级三类”国土空间规划体系的适应性(图4)。
图4 基于LCZ框架的高温适应规划设计融入国土空间规划体系示意图
4.1 将高温适应规划设计融入国土空间规划编制审批体系
对应“五级三类”的国土空间规划体系，应制定气候适应规划设计目标、指引与管控导则。由于城市建设形态与地表覆盖特征在局地尺度呈现同质性，在国家级、省级、市级、县级、乡镇级五级国土空间规划范围呈现空间差异性，可以以LCZ为基本空间单元构建一致的空间分析底图，建立覆盖五级国土空间规划范围的LCZ分类数据集，用于量化分析LCZ的空间分布特征及其相应的高温风险，为五级气候适应规划设计目标的确立与管控策略的制定提供决策依据，为规划管控指标的多级协同和有效传导提供量化信息基础。
面向总体规划、详细规划、专项规划三类规划，应将高温缓解与适应目标和气候适应规划设计内容融入规划编制中。在总体规划层面，针对五级国土空间规划进行全局安排，通过LCZ分类地图识别农业空间、生态空间、城镇空间的分布状况，评估气候风险的空间格局，重视对农业空间、生态空间等生态冷源空间的保护，构建通风廊道以促进城市降温。在详细规划层面，对应地块的用途和开发强度等方面的实施性安排，探讨LCZ建设类型及其合理指标范围，融入局地尺度的“绿—荫—透—水”高温适应规划设计策略。在专项规划层面，编制应对高温问题的专项规划，运用LCZ框架构建城市建设形态、地表覆盖特征、局地高温状况、脆弱人群聚集度、救助设施密度等标准化数据集，系统评估高温问题的危险性、暴露度与适应性，针对不同类型风险街区制定高温缓解与适应策略。
4.2 将高温适应规划设计融入国土空间规划实施监督体系
在建设与实施阶段，国土空间规划实施应满足气候适应的规划管控要求，重视基于LCZ的气候适应设计导则与管控指标逐级逐类的有效实施传导。尤其是在详细规划中，应以LCZ高温适应规划设计导则与相应的LCZ管控指标为依据融入土地出让条件中。建设方依据出具的设计条件，对项目方案的相应气候环境进行模拟，整合人群、设施等多源数据开展高温风险及气候适应评估，确保项目方案符合详细规划的高温风险管控条件，提交主管部门审查后核发建设项目规划许可。在项目竣工验收阶段，依据建设项目的管控指标及局地气候状况进行监督审查，确保项目符合高温风险的减缓与适应目标。
4.3 推进高温适应型街区建设试点，推动高温治理措施落地实施
随着城镇化进程的不断推进，我国城市由以增量为主的发展阶段转变为以存量为主的发展阶段。因此，需要面向存量背景下的不同发展类型的LCZ街区，如历史文化街区、居住街区、商业街区、工业街区等，推进不同类型的高温适应性健康城市街区建设试点。建议开展街区尺度的高温危险性、暴露度与适应性精细评估，挖掘存量建设背景下遗余空间的改造潜力，制定不同用地类型街区的高温治理详细规划管控导则和降温更新措施。同时，建立气候适应型健康社区的共同目标，搭建“多部门及社区基层协同”+“公众参与”的共同治理模式，构建“监测预警—联动防控—高温缓解与适应”的高温应对行动体系。
受全球气候变暖及高速城镇化等多因素的叠加影响，我国高密度城市普遍面临严峻的夏季升温问题，这对人群健康与社会可持续发展造成了威胁。如何缓解与适应高密度城市的夏季高温状况，构建气候适应型城市与街区，成为推进城市高质量发展、推进生态文明建设的重点议题。本文以岭南地区高密度城市——广州为例，引入基于LCZ框架的高温适应规划设计方法，以LCZ为空间单元构建了城市形态分析地图与LCZ分类地图，以LCZ空间信息为基础，识别面临严峻高温风险、亟待开展气候适应设计的热点区域，基于LCZ高温风险重点区域识别结果，选取广州越秀区的高密度街区——文德路街区为代表案例，从“绿—荫—透—水”4个方面探讨街区高温适应规划设计策略，并进一步探讨将高温适应规划设计融入国土空间规划体系的路径，以期为我国气候适应规划设计与健康城市建设提供参考。
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