城市绿地与热岛效应：行道树与公园如何为城市降温

城市气温为何上升——热岛现象的形成机制

将郊区的气温观测点与高楼林立的市中心观测点相比较，市中心的气温全年都偏高，这就是“热岛现象”。之所以如此命名，是因为将气温绘制成等温线图后，市中心会像一座“岛屿”一样呈现出高温区域。日本国土交通省与环境省将其主要原因归纳为三点：沥青与混凝土覆盖面积的扩大、植被与水面的减少，以及建筑物、汽车、空调设备排放的人为废热不断增加。

沥青与混凝土如何储存热量

裸露的土壤与草地地表，会因水分蒸发（蒸散）消耗热量，从而抑制温度上升。而沥青与混凝土几乎不含水分，日照能量几乎全部转化为地表温度的上升。盛夏时节，铺装道路表面温度超过50℃并不罕见，而且由于比热容与导热性质的原因，这些储存的热量在夜间也会缓慢释放，这正是市中心夜间气温难以下降、形成“热带夜”的原因之一。绿地与水面不断减少，取而代之的是不具备保水能力的铺装路面不断扩大，这种“白天蓄热、夜晚放热”的热量收支正朝着对城市不利的方向倾斜。

第三个因素：人为排放的废热

气温上升的原因并不仅限于地表性质。建筑物的空调室外机、汽车尾气、工厂与办公楼运转产生的废热，同样会推高市中心的气温。人口、建筑与交通越集中的市中心，单位面积产生的废热量也越大。颇具讽刺意味的是，人们为了避暑而开动的空调室外机，本身也成了推高室外气温的原因之一——这种恶性循环正是热岛现象棘手的一面。

东京百年升温3.3℃——与全球变暖的区别

日本气象厅对1927年至2021年的观测数据进行分析后发现，城市化影响较小地区的平均气温在这约100年间上升了约1.6℃，而东京的平均气温则上升了约3.3℃。同期全球平均气温的上升幅度略高于1℃，这意味着东京升温幅度中近一半，被认为是热岛现象、也就是城市化本身所“叠加”上去的部分。换言之，东京的酷热是全球气候变化与东京这座城市自身制造的热量共同叠加的结果。

大阪、名古屋等城市也在升温

热岛现象并非东京独有。气象厅的统计显示，日本国内主要10座城市百年间的气温上升幅度平均约为2.7℃，比城市化影响较小地区的平均值高出1℃以上。大阪市公布的数据也显示，市内年平均气温在过去100年间上升了约2.1℃。名古屋从1931年到2017年，最低气温不低于25℃的“热带夜”天数，每十年以约3.7天的速度持续增加。可见这是人口与建筑高度集中的大都市圈普遍存在的共通现象。

与集中暴雨的可能联系

热岛现象带来的影响或许不止于气温本身。被沥青与混凝土覆盖的城市，从地表向大气传递的热量更多，再加上人为废热的叠加，容易与上空形成更大的温差。环境省的相关资料以及气象学研究团体指出，这种温差有可能是城市地区日益增多的局地短时强降雨（俗称“游击式暴雨”）的成因之一。不过，城市化与集中暴雨之间的因果关系目前尚未有明确定论，相关研究仍在持续进行中。

绿地如何形成“冷岛”——冷空气从何而来

城市中唯独绿地或公园气温低于周边的现象，被称为“冷岛”，与“热岛”正好相反。正如这个名称所示，绿地在城市中营造出了一个个小小的清凉岛屿。这一现象的产生，不仅是因为绿地遮挡了阳光，更是因为它切实地降低了周围空气本身的温度。

蒸腾作用与遮阴的双重效果

植物通过根部吸收水分，再从叶片气孔以水蒸气形式释放出去，这一过程称为“蒸腾”，会从周围空气中带走热量——其原理与汗水蒸发时带走体表热量相同，且这一过程在每一片树叶的表面持续不断地发生。此外，树冠形成的树荫也能遮挡直射阳光，抑制地表温度本身的上升。日本生气象学会的一篇专栏文章指出，正是蒸腾与遮阴的共同作用，使绿地往往比周边市区更为凉爽。同样的蒸腾机制，也存在于能降低水温的河岸林，以及涵养雨水并将其缓慢注入河流的水源涵养林之中，是绿与水之间一种基本的共通关系。

从绿地向周边渗出的冷空气

绿地内部产生的冷空气并不会停留原地，而是会向周边市区流动扩散。这种“渗出现象”表现为冷空气从绿地边缘呈扇形向外扩散，不仅使公园本身，也使相邻的道路与住宅区气温随之下降。由于冷空气比周围空气更重，它往往会从绿地边缘缓慢地向低处扩散，这一现象在风力较弱的夜间至清晨时段尤为明显。

用数据看绿地的冷却效果

绿地的冷却效果并非仅凭感觉，多项研究已用具体数值加以确认。以下将几项具有代表性的调查结果加以对比。

卫星遥感揭示的1.5℃降温

一项将卫星遥感获取的植被分布数据与中尺度气象模型相结合的研究显示，夏季白天，植被带来的降温效果达1.5℃以上。这项研究的特点在于，它评估的并非某一座公园，而是散布在整座城市中的绿地所产生的综合效果，从而印证了绿地作为“面”而非单一“点”的价值。

大阪城公园实测：最大2.8℃，影响达250米

针对大阪城公园开展的气象观测显示，公园内外的气温差（冷岛强度）在凌晨4点至5点前后达到最大，达到2.0℃以上，最大值为2.8℃。冷空气的影响范围据报告可从公园边缘延伸至最远约250米处。白天由于日照与人类活动的影响，温差会有所缩小，而到了风力减弱的夜间至清晨，公园内的冷空气不断积累，温差随之达到峰值，这一昼夜变化规律也已被观测证实。

这些研究数据的共同点

尽管调查方法与研究对象各不相同，这些研究仍呈现出若干共通的趋势。首先，温差大多集中在1℃后半到接近3℃的范围内，并非将气温骤降为零的剧烈变化，而是体感上“确实感觉到凉爽”的现实幅度。其次，效果往往在夜间至清晨比白天更为显著，这也让人们从缓解热带夜的角度重新认识绿地的价值。此外，由于冷却效果的影响范围大多局限在数百米以内，要让整座城市变凉，仅靠建造一座大型公园并不足够，还需要通过合理布局行道树与小型绿地，使各处的影响范围相互叠加、连成一片。

公园规模与“渗出现象”——冷空气能传多远

即便同为“公园”，其对周边的冷却效果也会因规模与形状而大不相同。研究给出了效果明显显现的面积参考值。

为何20公顷是一个重要门槛

城市规划领域的研究表明，面积超过20公顷的大型公园，几乎都能确认出现伴随2℃以上明显温差的冷空气渗出现象。20公顷大约相当于4.3个东京巨蛋球场的面积，属于大城市主要综合公园的规模级别。即便是较小的公园或口袋公园，也能产生局部的清凉效果，但要稳定地对周边整片市区产生面状降温效果，仍需要一定规模以上、成片集中的绿地。

绿化覆盖率与地形同样重要

另一方面，也有报告指出，即便面积不算很大，只要绿化覆盖率（用地中树木与草地所占比例）较高、并具备斜坡等地形条件，约8公顷的绿地也能产生不逊于大型绿地的冷空气流出效果。由此可见，起决定作用的不仅是单纯的面积大小，还包括“绿化的密集程度”以及“地形如何影响冷空气流动”。在城市规划实践中，即便难以新辟大片公园用地，通过提高既有绿地的密度、或结合坡地与水面进行设计，也有可能在有限面积内提升冷却效果。

• 面积越大，冷却效果越容易稳定显现
• 绿化覆盖率高的绿地，即使面积不大也可能接近大型绿地的效果
• 坡地地形使冷空气向低处流动，扩大对周边的影响范围
• 带有水面（池塘、小溪）的绿地因蒸发散加成，冷却效果更强
• 相较于细长带状绿地，成片集中的绿地内部更容易形成稳定的冷空气层

身边大型公园的规模感

为了直观理解“20公顷”究竟是怎样的规模，不妨与实际知名的城市公园面积作一比较。在东京，新宿御苑约为58公顷，代代木公园约为54公顷，上野恩赐公园约为53公顷，均大幅超过20公顷这一参考门槛。前文提到的大阪城公园面积则达到约105.6公顷，这些公园都具备能够稳定产生冷空气渗出效果的规模。

行道树——蒸腾与树荫带来的日常清凉

即便没有大型公园，行道树也是日常生活中最贴近人们的绿地对策。针对人行道热环境开展的实测研究显示，行道树的存在最多可使气温缓解约2℃。由于通勤、上学、购物等日常步行活动大多发生在道路而非公园之中，行道树带来的效果，或许比公园更多地被人们在日常生活中切身感受到。

树荫与沥青路面的体感温差达15℃

不仅是气温本身，若以体感温度来看，差距会更加明显。有实测案例显示，比较树荫处与阳光直射下沥青路面的表面温度，平均温差约达15℃。行人实际感受到的暑热缓解程度，可能比温度计所显示的数字更为显著。相比通过蒸腾降低气温这种较为缓和的效果，直接遮挡阳光的“遮阴”效果更为即时——这正是走入树荫的瞬间便能感到凉爽的原因。

树种选择影响冷却效果

即便同为行道树，不同树种的冷却方式也各不相同。银杏、榉树等落叶阔叶树，在枝叶繁茂的夏季能充分发挥遮阴与蒸腾效果，而在落叶后的冬季又能保证日照，因而便于按季节灵活利用。而樟树等常绿树种全年都能保持绿荫，这是其优点，但冬季同样会遮挡日照，因此在周边建筑采光条件受限的地点，需要在树木配置上加以考量。行道树的种植规划中，正是根据道路朝向、宽度以及周边建筑的用途，综合考虑不同树种的特性。

行道树养护面临的课题

行道树承担着塑造街景、防灾减灾、缓解大气污染等多重功能，但树木长成大径木后，修剪、落叶处理、防止树根拱起路面等养护成本也随之增加。日本气候变化适应信息平台（A-PLAT）的案例集将行道树的养护与利用，定位为暑热适应对策之一，并指出这需要以行政部门与居民双方的理解与协作为前提。若过度修剪导致树冠过小，遮阴与蒸腾这两方面的效果都会随之减弱，因此要维持冷却效果，必须保持适当的养护水平。

屋顶绿化、墙面绿化与绿色窗帘——当地面绿地不够用时

在难以确保地面绿地面积的高密度市中心，对建筑本身进行绿化的做法正日益普及。屋顶绿化、墙面绿化与绿色窗帘，都通过蒸腾作用带来的冷却效果，在降低建筑自身热负荷的同时，也有助于缓解周边的热岛现象。

屋顶表面温差达10℃的实测案例

日本环境省公布的一项实测案例显示，未做绿化的折板屋顶表面温度为45.5℃，而经过绿化的屋顶则仅为35.1℃，温差约达10℃。屋顶表面温度降低后，传导至室内及周边空气中的热量也随之减少，同时也有助于降低建筑的空调负荷。

绿色窗帘可阻隔约80%的太阳辐射热

根据日本环境省COOL CHOICE“绿色窗帘计划”的数据，枝叶充分茂密的绿色窗帘，能够阻隔约80%的太阳辐射热能——这一遮热性能甚至高于竹帘（遮蔽率50%至60%）以及高性能遮热玻璃（约50%）。某小学开展的实验显示，在室外气温达到36℃左右的日子里，设置绿色窗帘的教室与未设置的教室相比，外墙温差最大达到约7℃。苦瓜、牵牛花等常见植物只要具备蒸腾作用，同样能发挥类似的降温原理。相较于需要专业施工的屋顶绿化与墙面绿化，绿色窗帘只需花盆与网架，即便是公寓阳台或独栋住宅的窗边也能设置，能以较低成本，让个人从今天起就能着手实践。

校园操场草坪化这一选择

直接对地面进行绿化的对策中，校园操场的草坪化也在不断推进。东京都环境局等机构的调查显示，与铺土操场相比，草坪操场在夏季晴天的最高地表温度低8.3℃，距地面1.5米处的气温也低1.6℃。操场作为孩子们在课间与体育课上直接接触的一大片绿地，不仅能改善这些场所自身的暑热环境，也被认为能对周边一带产生局部的冷岛效应。日本文部科学省也将缓解夏季地面反射与气温上升，列为校园草坪化在环境保护方面的效果，并持续推动相关整备工作。

全国的施工实绩数据

根据日本国土交通省每年开展的全国调查，2022财年全国新增屋顶绿化面积约15.6公顷，新增墙面绿化面积约4.4公顷。该调查自2004财年起持续开展，屋顶与墙面绿化在推动城市脱碳、营造宜人景观的同时，作为热岛对策的定位也日益稳固。

城市开发实例——大手町之森与新加坡的“花园城市”

城市绿化不仅体现在行政政策层面，也正被纳入民间的再开发项目之中。其中的代表案例，便是位于东京大手町的“大手町之森”。作为在国家层面将绿化置于城市战略核心的海外案例，本文也将一并考察新加坡的相关举措。

高楼夹缝中诞生的3600平方米森林

大手町之森是在高楼林立的商业街区中重新营造出的一片都市林，面积约3600平方米，约占大手町大厦用地的三分之一。负责整备与管理的东京建物株式会社，正与森林研究·整备机构（森林综合研究所）开展联合研究，从科学角度验证城市绿地对暑热环境与生态网络所产生的效果。在办公楼林立的市中心正中央营造一片真正意义上的森林，这一构想在动工之初颇为罕见，也因此常被作为改变城市开发中绿地定位的典型案例加以介绍。

开发前后平均气温下降1.7℃

对比开发前后场地内的气温，调查结果显示平均下降约1.7℃。与此同时，该场地还具备暂时调蓄雨水、抑制暴雨时排水量骤增的功能，并被认为有助于提升生物多样性，作为一处身处市中心再开发区域、却兼具多重环境价值的案例而备受关注。绿地与水岸重返城市后野生动物随之归来的现象，与翠鸟重返城市河流的案例颇有相通之处。该场地同时也被写字楼员工用作休憩场所，体现出缓解暑热与提升舒适度得以同时实现这一特点。

连接孤立绿地的“生态网络”

市中心的绿地往往被高楼环绕、彼此孤立，能够在其中定居的生物种类也因此受限。据相关方面介绍，大手町之森除了改善暑热环境之外，也被认为有助于在周边的皇居、日比谷公园等既有绿地之间，形成便于鸟类与昆虫往来穿梭的“生态网络”。将城市中如踏脚石般散布的各处绿地，以鸟类与昆虫能够移动的距离逐一相连，也能间接提升整座城市面状冷却效果的整体水平。

海外案例：新加坡的“花园城市”

放眼海外，也有国家将整座城市纳入绿化战略的对象。新加坡于1967年提出“花园城市”构想，在公共工程局内设立专门部门，持续推进大规模植树造林。到20世纪70年代末，累计植树已超过5.5万株，到2014年，全国树木数量已增长至约140万株规模。据介绍，这一举措的目的在于缓解常年高温潮湿的气候、提升宜居性，同时兼顾吸引海外投资与发展旅游业。

新加坡政府目前为屋顶绿化与墙面绿化提供约一半费用的补贴支持，即便在开发密度极高的市中心区域，也在推动以单栋建筑为单位的绿化。这项旨在将整个国家打造成“花园中的城市”的长期举措，从热岛对策的角度也受到了全球范围的关注。

连接绿地与水的城市规划——雨水调蓄、海风通道，以及我们能做的事

城市中的绿地不仅能降低气温，也与水和海洋紧密相连。以下将从水循环与沿海城市的视角，重新梳理前文提到的各项绿化效果。

承接暴雨的“绿色水库”

拥有土壤与植被的绿地，与铺装地面不同，能够让雨水渗入地下并暂时蓄存。若能像大手町之森那样，增加更多具备雨水调蓄功能的绿地，便可抑制暴雨时一次性涌入下水道与河流的水量。城市绿化因此也有助于降低内涝风险，缓解突然涌向河口与沿海地区的水量与污染负荷。

保留海风通道的城市规划

在东京湾、大阪湾等沿海城市，白天从海洋吹向陆地的“海风”，如同一台天然的换气装置，能将市中心的热量带走。然而，一旦高楼过于密集，海风的通道便会被阻断，难以吹入市中心内部。国土交通省关于缓解热岛现象的城市规划指南中指出，应通过合理布局建筑、确保宽阔的开放空间与绿化带，使来自海洋或山地的风能够引入城市内部。绿地由此兼具双重角色——既是冷却源本身，也是风得以通行的通道。

东京都已将这一理念落实为具体标准：将地面以上50米高度、风速达到每秒4米以上的海风气流，定义为“风之通道”，并以开发后风速不低于开发前50%为目标，避免因开发而使风速过度减弱。为满足这一标准，湾区的再开发项目普遍采取了控制建筑高度、拉开楼间距离等做法。绿化带同样构成这些“风之通道”的一部分——既是独立的冷却源，也是将海上凉风送入城市深处的通道。

与绿化相辅相成的路面技术

热岛对策并不仅限于绿化本身。国土交通省道路局开展的路面温度对比实验显示，能够在铺装内部蓄存雨水、借助气化热降低表面温度的“保水性铺装”，以及使用可反射红外线涂料的“遮热性铺装”，相较于普通沥青路面，均能将夏季白天的路面温度降低约10℃甚至更多。在难以种植行道树或草坪的十字路口、广场等场所，将这类路面技术与绿化相结合，能够进一步提升整片区域暑热对策的整体效果。

提高绿化覆盖率的制度，以及城市绿化的未来

国家与地方政府正通过多种政策组合推进热岛对策，除了公园绿地的整备规划，还包括屋顶与墙面绿化的补贴，以及行道树的妥善养护。然而，绿地的建设与维护都需要成本，因此有观点指出，应在权衡成本效益的基础上，优先将投入集中在效果显著的区域——例如新建大型公园、作为海风通道的绿化带，以及既有行道树的保护。城市中的绿地不仅能为我们带来体感上的清凉，也承担着涵养雨水、让最终汇入大海的水循环保持平稳的作用。下次走在行道树下、或是在公园中小憩片刻时，不妨稍作留意——那份清凉，正是由蒸腾、遮阴与冷空气渗出这些切实存在的机制所支撑的。