西安市中心城区屋顶绿化降温效果及空间优化研究

随着全球气候变暖和建成区面积不断扩大，城市在夏季易受到极端高温天气影响，屋顶绿化作为城市“第五立面”在缓解夏季热环境方面具有重要作用，然而不同空间形式的绿色屋顶降温效果不同。本研究以西安市中心城区为研究对象，首先利用多元线性回归和卷积残差法对Landsat 8 反演的地表温度(Land Surface Temperature，LST)进行降尺度，纵向计算屋顶绿化实施前(2019 年)和屋顶绿化实施后(2022 年)夏季相对地表温度差值∆𝑇𝑟，横向对比 2023 年夏季实施和未实施屋顶绿化屋顶平均地表温度，定量评估屋顶绿化降温效果;其次采用 YOLOv7 目标检测算法对适合建设屋顶绿化既有建筑进行筛选;最后基于局地气候区理论(Local Climate Zone，LCZ)对不同空间形态下屋顶绿化降温效果及其地表温度分布特征分析，最终通过屋顶绿化空间格局优化，计算不同覆盖率下不同空间组合形式下的降温效果。结果表明:(1)屋顶绿化在夏季具有降温效果，相比 2019 年，2022 年实施屋顶绿化后，对照组屋顶与研究区平均地表温度差下降了 0.41℃;2023 年实施屋顶绿化比未实施屋顶绿化屋顶平均地表温度低 2.11℃;(2)西安市中心城区既有建筑适宜建设屋顶绿化面积为 37.26 km2，占研究区总建筑屋顶面积 47.02%;(3)不同空间形式下的地表温度存在明显差异，主要表现为紧凑型空间形式(LCZ1-3)地表温度高于开敞型空间形式(LCZ4-6)约 2℃;而紧凑型空间形式屋顶绿化降温效果较开敞型好，其中紧凑型中层(LCZ2)降温效果最好，可降低 0.72℃，大型低层(LCZ8)降温效果最差。(4)当屋顶绿化空间布局覆盖率达 1 0.88%时，可降温 0.49℃;覆盖率达 14.85%时，可降温 0.52℃;覆盖率达 36.71%时候，可降温 0.68℃。