全 文 ：基于景观尺度的城市冷岛效应研究综述∗
余兆武１，２　 郭青海１　 孙然好３∗∗
（ １中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室， 福建厦门 ３６１０２１； ２中国科学院大学， 北京 １０００４９； ３中国科学院
生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室， 北京 １０００８５）
摘　 要　 城市冷岛效应相对于热岛效应而提出，强调景观规划对于优化城市热环境的功能和
途径．本文从景观斑块面积、指数、阈值以及景观格局及其相关性等方面分析了水域、绿地与
公园冷岛效应研究进展．分析发现： 基于景观尺度的城市冷岛效应在面积与形状指数二者谁
具有更为显著的冷岛效应方面存在较大争议，对阈值的辨识还不够深入，并且过多关注景观
组成而缺乏关于不同景观配置对冷岛效应的影响研究．水域景观的冷岛效应应该多关注形
状、宽度以及位置等的影响，而绿地景观的冷岛效应多关注绿地类型、面积、配置和管理方式
等，城市公园的冷岛效应还会受到海拔、人类活动等影响．基于此提出几点建议：以阈值研究
为主导，对争议问题进一步探求其形成的原因；强化对时间序列的研究；辨识不同景观格局和
景观配置对“冷岛”效应的影响；注重尺度和粒度对冷岛效应的影响研究；加强多学科的交叉
耦合．
关键词　 水域景观； 绿地景观； 公园； 城市冷岛； 阈值
文章编号　 １００１－９３３２（２０１５）０２－０６３６－０７　 中图分类号　 Ｑ１４　 文献标识码　 Ａ
Ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｓｃａｌｅ： Ａ ｒｅｖｉｅｗ． ＹＵ Ｚｈａｏ⁃ｗｕ１， ２， ＧＵＯ
Ｑｉｎｇ⁃ｈａｉ１， ＳＵＮ Ｒａｎ⁃ｈａｏ３ （ １Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ， Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｕｒｂａｎ
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｘｉａｍｅｎ ３６１０２１， Ｆｕｊｉａｎ， Ｃｈｉｎａ； ２Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９， Ｃｈｉｎａ； ３Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｕｒｂａｎ ａｎｄ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｅｃｏｌｏ⁃
ｇｙ， Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｃｏ⁃Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８５，
Ｃｈｉｎａ） ． ⁃Ｃｈｉｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｅｃｏｌ．， ２０１５， ２６（２）： ６３６－６４２．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｉｓｌａｎｄ （ＵＣＩ） ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｈｅａｔ
ｉｓｌａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ， ａｎｄ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｓ ｏｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｙ ｏｆ ｕｒｂａｎ
ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｗｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ＵＣＩ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｗａｔｅｒｓ，
ｇｒｅｅｎ ｓｐａｃｅ， ａｎｄ ｕｒｂａｎ ｐａｒｋ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｐａｔｃｈ ａｒｅａ， ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｉｎｄｅｘ， ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｖａｌｕｅ，
ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｅｓ． Ｇｒｅａｔ ｃｏｎｔｒｏｖｅｒｓｙ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｏｎ ｗｈｉｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｆａｃｔｏｒｓ
ｐａｔｃｈ ａｒｅａ ａｎｄ ｓｈａｐｅ ｉｎｄｅｘ ｈａｓ ａ ｍｏｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｍｐａｃｔ， ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＵＣＩ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｉｓ
ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｌａｃｋｉｎｇ， ａｎｄ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｗａｓ ｐａｉｄ ｔｏｏ ｍｕｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ＵＣＩ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｂｕｔ
ｌｉｔｔｌｅ ｏｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ． Ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｉｄ ｏｎ ｓｈａｐｅ， ｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｌｏｃａｔｉｏｎ
ｆｏｒ ｗａｔｅｒ ｌａｎｄｓｃａｐｅ， ａｎｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｓｐａｃｅ， ｇｒｅｅｎ ａｒｅａ， ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ
ｇｒｅｅｎ ｓｐａｃｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ． Ｔｈｅ ａｌｔｉｔｕｄｅ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｐａｒｋ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｃｏｕｌｄ ａｌｓｏ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ＵＣＩ
ｅｆｆｅｃｔ． Ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ， ｔｈｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｄｏｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ＵＣＩ ｅｆｆｅｃｔ， ｔｈｅ
ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｖｅｒｓｙ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｐｌｏｒｅｄ， ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｉｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ⁃
ｅｎｅｄ， ｔｈｅ ＵＣＩ ｅｆｆｅｃｔｓ ｆｒｏｍ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ａｎｄ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ， ａｎｄ
ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｉｄ ｔｏ ｓｐａｔｉａｌ ｓｃａｌｅ ａｎｄ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ
ＵＣＩ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ａｌｓｏ， ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔａｋｅｎ ｉｎｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｗａｔｅｒ ｌａｎｄｓｃａｐｅ； ｇｒｅｅｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ； ｕｒｂａｎ ｐａｒｋ； ｕｒｂａｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｉｓｌａｎｄ； ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ．
∗国家自然科学基金项目（４１４７１１５０，４１２３０６３３）、厦门市科技计划项目（３５０２Ｚ２０１２２００１）和国家科技支撑计划项目（２０１２ＢＡＣ０７Ｂ０４）资助．
∗∗通讯作者． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｒｈｓｕｎ＠ ｒｃｅｅｓ．ａｃ．ｃｎ
２０１４⁃０４⁃１８收稿，２０１４⁃１０⁃２５接受．
应 用 生 态 学 报　 ２０１５年 ２月　 第 ２６卷　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｆｅｂ． ２０１５， ２６（２）： ６３６－６４２
　 　 快速的城市化显著改变了城市景观过程和格局
演化［１－２］，尤其是导致城市地表不透水面积增
大［３－４］，改变了城市地表的热力性质，导致城市地区
近地层大气结构发生改变，产生了诸如城市“雨岛
效应”、“干岛效应”、“雷暴岛效应”、“混浊岛效应”
以及 “热岛效应”等生态环境后果［５］ ．城市热岛效应
是城市中的气温明显高于外围郊区的现象，是城市
气候中最显著的特征［６］ ．城市“冷岛效应”是随着城
市“热岛效应”研究的不断深化而逐渐发展起来，强
调如何通过更加有效的景观规划措施减缓这一热岛
效应．“冷岛效应”最早出现在对沙漠绿洲与湖泊观
测时发现的气象现象，相对于热岛效应称之为“冷
岛效应” ［７］ ．而随着城市化的发展，在城市大尺度上
也逐渐认识到城市冬季白天“冷岛效应”的存在［８］ ．
现有大多数城市热岛效应的研究是在整个城市尺
度，对城市内部不同景观斑块的微观气候条件缺乏
研究［６，９］ ．随着景观生态学的发展，景观尺度对缓解
城市热岛的研究逐渐得到学者关注，随之也开始了
对城市“冷岛效应”的研究．
城市景观中水体常被称为“蓝”系统，而绿地则
被称为“绿”系统［１０］ ．水体景观与绿地景观都具有冷
岛效应［１１－１３］ ．公园通常具有绿地与水域，城市中公
园又是必不可少并且具有明显冷岛效应的景观类
型，因此公园可以作为一种独立景观斑块进行研究．
冷岛效应不仅具有正效应，也具有负效应，夏季为正
效应，冬季一般表现为负面效应，比较不同景观类型
地表温度的变异特征则可以发现其正负效应规
律［１４］ ．水域、绿地和公园的夏季降温效应明显、强度
大，而冬季降温效应不明显、强度小，总体来看，降温
效应为正面作用．本文着重综述不同水域、绿地和公
园冷岛效应的正面作用，以期为城市环境优化与规
划实践提供理论和实践支持．
１　 常用的研究方法与存在问题
现有的基于景观尺度的城市“冷岛”研究方法
与城市热岛的研究方法基本相同．数据获取上主要
采用实地测量、气象监测资料、卫星遥感等方
法［１５－１７］ ．传统的实地监测与气象资料难以很好地反
映城市热环境空间状况［１８］，也难以有效地反映城市
“冷岛”情况．热红外遥感技术通过对大范围、大尺度
遥感数据分析可以很好地解决上述问题［１７，１９－２０］ ．国
内学者主要利用遥感和 ＧＩＳ相结合的方法建立冷岛
分布和强度特征，并探讨其中的相关关系［９，２１－２３］ ．但
这一方法也有缺陷，遥感技术方法只能反映出地表
温度（ＬＳＴ）却不能反映真实的气温，无法反映因水
域、绿地冷岛效应所降低的温度［２４］，也无法反映垂
直结构的影响．数学模型和计算机模拟技术运用于
预测绿地对热岛的缓解作用［２５－２６］，但该方法也存在
模拟结果难以检验等问题．目前，常用的研究流程主
要为：对实地测量、气象监测以及卫星遥感数据获取
后进行参数设定和数据校正，其中，遥感数据主要通
过 ＬａｎｄｓａｔＴＭ、 ＳＰＯＴ、 ＡＳＴＥＲ、 ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ、 ＩＫＯＮＯＳ、
Ｗｏｒｌｄｖｉｅｗ 等卫星遥感手段获取，并进行辐射校正、
几何校正与配准，然后对 ＬＳＴ 进行反演，随后将校
正后的信息在 ＡｒｃＧＩＳ 上进行缓冲、叠置、邻域等分
析，最后通过确定的景观指数与参数设定进行相关
的统计分析（图 １）．基于景观尺度的冷岛效应研究
最终目的就是通过对水体、绿地、公园等景观斑块进
图 １　 城市“冷岛效应”研究技术与方法
Ｆｉｇ．１　 Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｕｒｂａｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ．
７３６２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 余兆武等： 基于景观尺度的城市冷岛效应研究综述　 　 　 　 　 　
行研究以期为缓解城市热岛服务，因此城市“冷岛”
研究最显著的特征就是如何构建最优的方法以明确
景观尺度对城市“冷岛效应”的最佳阈值．
２　 城市水域的“冷岛”效应
城市水域景观包括河流、湖泊和水库湿地等，是
城市最重要的生态空间之一，是城市中自然要素最
密集、自然过程最复杂的地域，对城市景观生态系统
的形成发展具有重要影响［２１］，具有明显的“恒温效
应” ［３］ ．水具有较大的热容量与热惯性、较低的热传
导与热辐射率，有效降低了显热交换能力，改变了热
量传输方式［２７－２９］ ．因此，城市水域景观对于维持城
市生态系统的平衡、缓解热岛效应、改善局部小气候
以及对于城市 “冷岛效应”的研究都具有重要意
义［２１，３０］ ．
城市水域景观具有“冷岛效应”是学界共识［１３］ ．
李东海等［３１］研究发现，水面比例与地表温度呈显著
的负相关，相关系数达到－０．７２，岳文泽等［２１］研究发
现，上海外环的水域景观温度比整个外环平均地表
温度低 ２．７６ ℃，具有明显的冷岛效应．从水域形状
指数上看，岳文泽等［２１］认为，面状水域比线状水域
有更高的冷岛效率，并且随着距水域距离的增加呈
非线性降低，线状河流的景观宽度与流经区域共同
决定冷岛效率强弱．Ｓｕｎ等［２２］研究认为，水体位置与
周围建筑用地对城市冷岛效应具有重要作用，并且
水体位置和景观形状指数（ＬＳＩ）与城市冷岛强度存
在相关关系．虽然城市水域景观具有“冷岛效应”，但
城市中的水体或绿地面积不可能无限大，因此相关
研究逐渐从定量研究水域能够达到多大的冷岛效率
（即能够降温多少或者占比多少）到定量分析哪种
形状以及面积大小能够达到最大的冷岛强度，即阈
值，城市水域冷岛强度只有在阈值范围内才能达到
最高效率［３］ ．有研究指出，河流水体的冷岛有效范围
在 ２００ ｍ 左右，并且河流越宽，效率越高［３１］；Ａｄａｍｓ
等［３２］也发现，３５ ｍ 宽的河能够使其周围温度下降
１～１．５ ℃，有绿地存在时效果更强． Ｓｕｎ 等［９］在北京
研究发现，随着水体面积的增大，冷岛强度增大，但
冷岛效率明显降低，５９％的水体冷岛范围在 １００ ｍ
以内，冷岛平均强度为 ０．５４ ℃·ｈｍ－２，“冷岛”效率
平均为 １．７６ ℃·（１００ ｍ） －１·ｈｍ－２，且面积较小水
体的冷岛效率变异很大，表明水体冷岛效率存在面
积阈值和其他控制因子．城市水体冷岛效率阈值研
究非常重要，原因在于一方面城市化过程不可能无
限制增加水体或者绿地面积，另一方面如果完全忽
视水体和绿地的规划建设则会导致城市生态系统失
衡，产生诸如城市热岛等一系列不利影响，只有通过
阈值研究才能兼顾环境与发展的平衡，为城市规划
提供最优决策．由于研究区域、研究方法（地表温度
反演方法不同）、时间与数据处理手段等的差异，有
关水域与绿地冷岛效应的很多研究经常出现完全相
反的结论，所以建议未来研究应该借鉴水文学中
“配对流域实验”的理念方法进行更加深入系统的
城市“冷岛效应”配对实验研究，找出真正的关键因
子，更好地认识其内在机理．
３　 城市绿地的“冷岛”效应
城市绿地斑块包括草地、林地、乔灌草混交地，
是维持城市生态系统平衡的重要景观类型．绿地植
物通过植物蒸腾作用和光合作用能够有效吸收到达
地表的太阳能辐射［３３］，并且植物遮蔽效应还通过拦
截太阳辐射以及通过改变空气运动和气流交换来降
低地表温度［２５，３４］，这是城市绿地景观产生冷岛效应
的基础．许多研究都指出，城市绿地能够减缓热岛效
应，具有“冷岛效应” ［１１－１２，３５］，也有人称为“绿岛效
应”．这一效应受到绿地大小和类型、植物结构特征、
格局特征、时间尺度的影响［１２，１９］ ．Ｔｉａｎｇｃｏ 等［３６］研究
发现，温度与归一化植被指数（ＮＤＶＩ）呈显著负相
关；Ｈａｒｄｉｎ 等［３７］发现，叶面积指数（ＬＡＩ）与温度呈
负相关关系，且 ＬＡＩ 每增加 １ 个单位，温度会降低
１．２ ℃ ．一般认为，绿地面积越大，冷岛效应越显著，
但这种情况并不是绝对的［２２，２５］ ．如 Ｍｉｋａｍｉ 等［３８］对
日本不同大小城市森林冷岛强度的研究发现，如果
面积超过 ２０ ｈｍ２，冷岛强度就不会增加．另外，不同
形状指数所产生的冷岛效应也有所不同，朱春阳
等［２０］研究表明，城市带状绿地可以发挥温湿效应的
阈值宽度为 ３４ ｍ，并且还受周边环境的影响．不同类
型绿地的冷岛效应也存在差异，研究发现，人工绿地
类型的冷岛效应明显弱于自然绿地类型［１９］ ．曹璐
等［３９］研究表明，植被的冷岛作用大于水体，但徐涵
秋［１３］研究发现，水体的冷岛作用大于植被，白杨
等［４０］研究发现，绿地与水体的冷岛作用随着不同月
份而出现不同，５ 月绿地降温效率大于水体，而 １１
月水体降温效率大于绿地，说明时间是影响冷岛作
用的重要因素［４０－４２］ ．过去对城市绿地冷岛的研究并
没有很好区分不同的草地、林地等绿地类型，由于不
同的参数设置对不同类型绿地的研究结果有很大影
响，因此今后应针对不同绿地类型选取适当的参
数［４３］ ．此外，不同树种具有不同的郁闭度，因而针对
８３６ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
不同树种的冷岛效应也是研究热点之一［２５，４４］ ．
不同的阈值率与绿地配置结构是研究城市绿地
冷岛效应的重要方向．李延明等［４５］研究发现，绿化
覆盖度与冷岛强度呈正相关关系，绿化覆盖大于
３０％时，绿地对热岛有明显的削弱作用，超过 ５０％
时，得到明显缓解，规模大于 ３ ｈｍ２且绿化覆盖率达
到 ６０％以上的集中绿地能够形成“冷岛效应”，后来
的研究也验证了这一阈值率［４６］ ．还有研究认为，绿
地面积 ５ ｈｍ２是地表温度是否受覆盖率或者面积影
响的一个关键阈值［４７］ ．不同的绿地由于其内部结构
和垂直结构不同，其冷岛强度都是不一样的，何介南
等［１５］和刘娇妹等［４６］研究发现，乔木对城市冷岛效
应的影响最显著，其次是乔灌木，最后是草地． Ｒｅｎ
等［４８］发现，城市森林绿地景观格局配置对缓解城市
热岛、达到最大的“冷岛”效率具有重要作用．蔺银鼎
等［４９］在分析绿地结构、形状、面积等因子的基础上，
认为城市绿地效应呈现出以绿地为中心向周边扩散
的规律．城市绿地与水域一样，是城市重要且稀缺的
景观类型，如何在面积、植被特征、形状指数以及景
观格局基础上找出关键阈值是未来相关研究必须加
强之一．
４　 城市公园的“冷岛”效应
城市“冷岛效应”研究除了对城市水域（“蓝”系
统）与城市绿地（“绿”系统）斑块研究之外，城市公
园也是学者研究的一个重要方面．Ｂｏｗｌｅｒ 等［２５］通过
Ｍｅｔａ分析发现，公园具有明显的冷岛效应，平均降
温 ０． ９４ ℃ ．一些学者也将公园类型的城市冷岛
（ＵＣＩ）称为公园冷岛（ＰＣＩ） ［１６］ ．城市公园通常包括
草地、森林、河流以及湖泊等景观要素，因此公园位
置、面积、形状指数、关键因子、水体或绿地面积所占
比例是学者研究的重点．
通常情况下，城市公园面积越大，其“冷岛效
应”越明显，但两者关系是非线性的．有研究发现，城
市公园面积大小存在一个阈值，超过这个阈值，其冷
岛效率就出现下降［６，１６，５０］，如对山城重庆的研究结
果表明，公园面积超过 １４ ｈｍ２即出现明显的冷岛效
应［２４］ ．城市公园冷岛作用对公园小气候的影响不仅
表现在公园内部，对周边地区也具有显著影响，如瑞
典夏季公园与建筑区域最大温差可达 ５．９ ℃，公园
冷岛范围可达 １．１ ｋｍ，墨西哥城的公园冷岛影响距
离可达 ２ ｋｍ 以上［１１，５１－５２］，说明不同经纬对冷岛效
应具有显著影响．有学者发现，形状越复杂的公园具
有越强的冷岛效应［６，５３］；但也有学者认为，景观多样
性指数（ＬＳＩ）与公园冷岛效率呈负相关关系［２４］ ．冯
晓刚等［１７］对西安的研究发现，当公园长宽比接近 １
时，城市公园冷岛影响距离是最远的．此外，对城市
公园内部垂直与水平结构的探讨也存在很多观点．
如 Ｓｐｒｏｎｋｅｎ⁃Ｓｍｉｔｈ等［５４］在加利福尼亚的研究发现，
具有灌溉绿地和高大乔木的公园的降温效应较强；
苏泳娴等［２３］和冯晓刚等［１７］认为，公园冷岛效应与
绿地、水体面积呈正相关关系，并且公园平均降温范
围与绿地面积的拟合曲线近似于对数关系，但水体
的降温幅度大于绿地，长宽比较大（≥２）的公园，即
使公园面积较小，降温效果也较明显，当水体面积比
例≥３０％时，平均降温的影响范围和降温幅度均高
于水体面积比例低于 ３０％的公园；还有研究指出，
公园面积是影响地表温度的最重要指标，绿地和水
体面积是 ２ 个次要因素［１７］；Ｃａｏ 等［１６］提出，公园绿
地和形状可以作为预测公园冷岛效率的 ２个重要指
标．Ｎｉｃｈｏｌ［５５］对香港城市公园昼夜观测以及 Ｒｅｎ
等［４８］对长春不同季节的研究都表明，不同时间尺度
对公园冷岛的影响非常大．目前，对公园冷岛效应研
究在关键因子、阈值识别等方面存在诸多不确定性，
还有很大争议；另外，海拔、人类活动类型对公园冷
岛效应的影响程度存在差别．
５　 研究展望
随着全球气候变化、城市热环境效应以及景观
生态学研究的发展，基于景观尺度的城市“冷岛”研
究越来越得到学者的关注．从最初仅在研究城市热
环境效应中提到水体、绿地以及公园等景观类型对
缓解城市热岛的作用，逐渐转变到正式运用城市
“冷岛”以及城市“冷岛效应”这些词语来研究这一
现象［６，９，１６，２２］，这一转变说明城市冷岛效应研究的重
要性以及对这一现象认识的加深．今后，尚需从以下
几方面进行深入研究：
１）基于景观尺度的城市冷岛研究应该以确定
阈值为导向．虽然城市冷岛开始于城市热岛研究，但
其阈值导向是区别于城市热岛研究最显著的特征．
水域、绿地与公园属于城市稀缺景观，随着城市扩
张，这些景观类型将逐渐减少，为了维持城市生态系
统健康，必须保证这些景观类型占有一定比例和格
局配置．对于这些阈值的研究已经取得了一定成
果［１７，２２，３１，４３，５３］，但很多研究还属于起步阶段，仍然存
在很多争议，这些争议源于不同城市的独有特点、数
据采集处理、参数设定、时间变化以及城市多维结构
特征等一系列因素．冷岛效应定量指标研究是开展
９３６２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 余兆武等： 基于景观尺度的城市冷岛效应研究综述　 　 　 　 　 　
比较研究的前提，未来应该借鉴水文学中“配对流
域实验”的相关理念方法，加强因子识别并找出真
正阈值，使之能够在城市规划建设、缓解城市热岛中
发挥现实作用．
２）未来研究应该加强对时间序列的考量．以往
研究中涉及最多的是不同景观类型所具有的冷岛或
者热岛的定性与相关性描述，虽然对于阈值研究取
得了一些成果，但目前研究主要探讨其空间变化，然
而时间变化也是必须考虑的重要因素［２２，５６］ ．景观格
局包括景观组成和景观配置［４３］，目前研究主要考虑
水域、绿地、公园对冷岛强度的影响，也提出了一些
阈值，但除公园一些斑块考虑了景观组成对冷岛效
率的影响之外［１７，２３］，很少探讨不同景观格局与景观
配置对冷岛强度、效率的影响，在未来研究中需要加
强［５７］ ．
３）尺度和粒度问题是景观生态学的核心问
题［５８］ ．城市冷岛效应在时间和空间上所涉及范围和
发生频率是不同的，研究中也会采取不同的时空尺
度．如同一尺度上观测的冷岛性质、规律在另一尺度
上不一定有效，需要进步一检验和验证．以遥感数据
获取的信息来说，不同空间分辨率所获得的结果不
相同，不同精度大小会对结果产生很大影响，这些都
要求在研究中注意尺度转换问题［５９］ ．
４）进行跨学科交叉研究．基于景观尺度的城市
冷岛效应研究应该在景观生态学基础上结合自然科
学与社会科学相关理念方法进行跨学科研究．有研
究指出，城市森林能够有效地缓解城市热岛，并在这
一基础上降低能源消耗，最终有利于空气质量的改
善［６０］；美国模拟试验发现，在一座房子旁边种一棵
树会产生明显的降温效应，每年可以减少 ５３％空调
用电量，用电量减少可进一步减少排放出的有害气
体从而净化空气［６１］，对全球气候变化以及对人体健
康均会产生不同程度的影响．多科学交叉研究已经
越来越受到人们的重视与认可，基于景观尺度的城
市冷岛研究也应该加强跨学科的交叉耦合．
参考文献
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ｎｉｔｉｅｓ： Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ ｈｅａｔ ｉｓｌａｎｄ ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｍｏｇ ｒｅ⁃
ｄｕｃｔｉｏｎ． Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ， １９９８， ２８： ５１－６２
作者简介 　 余兆武，男，１９９０ 年生，硕士研究生．主要从事
景观生态学、城镇化过程的生态环境效应等研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ：
ｙｚｗ９００５０１＠ ｏｕｔｌｏｏｋ．ｃｏｍ
责任编辑　 杨　 弘
２４６ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷