《Sustainable Cities and Society》刊发

如何通过“空间锁定”效应破解城市热风险？ 

论文基本信息 

论文题目：Spatial locking and refined assessment of urban heat risk: A physically-constrained cascade downscaling framework 

论文作者：Junfeng Li , Jin Zhao 

期刊：Sustainable Cities and Society 

分区：JCR Q1；中科院 1区 

IF：12.0 

第一单位：Hefei University of Technology, Hefei 230009, China 

DOI：https://doi.org/10.1016/j.scs.2026.107345 

 PART 01

 Core Content 

研究简介·核心发现 

研究简介

在气候变化与城市化双重压力下，极端热浪已成为悬在城市上方的“达摩克利斯之剑”。然而，传统的城市热评估面临两大瓶颈：其一，大量研究使用卫星遥感获取的地表温度（LST）替代空气温度（Ta），但地表温度反映的是屋顶、道路、裸地等表面的辐射热状态，并不等于居民真实呼吸层（约2m高度）的热环境，因此常常高估或误判热风险。其二，相对湿度（RH）常因缺乏高分辨率数据而被忽略，使得“高温+高湿”的联合胁迫被严重低估。为突破这一困境，近日，合肥工业大学研究团队在权威学术期刊《Sustainable Cities and Society》（JCR工程技术Q1，中科院 1区Top，IF 12）上发表了题为“Spatial locking and refined assessment of urban heat risk:A physically-constrained cascade downscaling framework”的研究论文。研究针对当前城市热风险评估中高分辨率温湿度数据匮乏、物理表征偏差严重两大瓶颈，提出了一套物理约束的“气温-相对湿度级联降尺度框架”。该框架首先基于遥感与再分析数据重建了30米精度空气温度，再以此作为物理驱动变量进一步生成30米精度相对湿度，最终形成连续、高精度的热—湿环境数据。将该数据与人口暴露信息叠加后，形成了一个综合热风险指数用于城市热暴露风险的街区尺度的评估。研究不仅解决了“看得清城市热环境”的问题，更进一步回答了“热风险为何总在某些地方反复出现”的深层机制。

最具启发性的发现是：城市热风险并非随机出现，而存在显著的空间锁定效应（Spatial Locking Effect）。也就是说，在连续热浪或多个极端高温场景下，某些高风险热点会稳定地重复出现在同一类空间结构中。这一发现把城市热灾害从“气象事件”提升为“空间结构事件”，具有重要理论价值与实践意义。

研究核心创新

1. 首次利用“地表-气温温差稳定性”假设，将9km粗分辨率气象数据降尺度至30m，精准还原街区级热环境；
2. 突破单一地表温度（LST）替代的局限，引入饱和水汽压等热力学约束，实现空气温度与相对湿度的联合高分辨率反演；
3. 结合随机森林模型与时空自相关检验，从统计上证实了城市热风险并非随机分布，而是呈现出显著的“空间锁定效应”。

结果显示，在紧凑中低层建筑区（LCZ 2/3）和大型低层建筑区（LCZ 8）中，高温高风险热点表现出跨时间稳定的空间聚集特征。这意味着，只要城市形态不变，热风险就不会自然消失——空间结构决定了热安全的“天生”强弱，成为微气候恶化的根源 。

各类LCZ 的比例及热暴露风险等级归因

PART 02

Value Expansion

模型在城市场景中的深度应用

城市更新

引入气候理念，锁定“热脆弱”

结合当前城市更新工作的诉求，模型在发现城市更新工作重点、要点，以及调整城市更新的资源配置，输出“城市热脆弱性等级图”，指导城市更新项目的理念和方法升级等方面具有重要作用。

产品/成果形态

• 街区级热风险清单，在项目前期识别地块热风险，针对性优化空间格局与景观设计，提升项目气候舒适度溢价；

• 城市更新热环境专项评估报告，将热风险指标纳入城市体检与更新评估体系，补齐气候适应性城市更新的技术空白；

• 动态评估与资源配置：基于模型量化评估更新方案后的降温收益，在城市更新专项资金分配中，优先投向“双高”锁定区域，将有限的更新资金优先投入到热风险最高的“热点”区域。

热环境避险

公众健康精准防护

及时发现高危风险区、积极引导公共健康精准措施落位，引导敏感群体关注环境健康。

产品/成果形态

• 高危风险区图谱：为民政与卫健部门提供街道级的“热应激分布图”，明确极端热浪下人体真实感知的热应激强度。实现从“全市普发高温预警”到“分社区、分时段精准响应”的升级，降低热相关疾病的发病与死亡风险。

• 个体级防护指引： 通过精确的温湿度耦合数据，为社区养老机构提供定制化降温策略，有效降低极端天气导致的超额死亡风险，引导老年人、儿童等敏感群体在高风险时段主动避险，提升基层治理的精细化水平与城市公共卫生韧性。

• 基于高分辨率热风险产品，开发热健康保险指数、高温室外工作风险地图等商业产品。

规划设计

气候适应性方式的全程贯彻

模型是城市气候适应性规划设计的有力工具，在规划设计过程中积极引入热风险评估工具，可实现及时总结地方气候特征，发现难点，优化规划格局，提前模拟其打破“空间锁定”的效果。

产品/成果形态

• 全过程工具植入：将该模型作为规划设计的“气候底座”，在概念规划、方案设计、施工图审查全周期引入热风险评估指标；

• 规划导则专用图则：针对不同LCZ类型，制定量化的热环境控制指标；

• 多方案热环境影响评估对比。

PART 03

Technological Superiority

技术优势

• 物理与统计双重硬核： 不同于单纯的深度学习“黑箱”，该框架受热力学机制约束，数据可解释性强。

• 极高空间性价比： 无需铺设海量昂贵传感器，仅通过遥感与粗尺度气象数据即可实现全城街区级的高频监测与评估。

• 产品可定制：可根据不同城市、不同季节、不同规划颗粒度，输出标准化或定制化的热风险评估图层与报告。