刘滨谊 彭旭路

随着全球气候变暖，气候变化导致的城市环境问题愈发突出[1]。在此背景下，以协调人与自然关系为使命的风景园林学从空间形式、景观评价、规划理论发展都产生了很大变化[2]，除关注空间形式上的结合，还研究各感受要素间的内在关联，将气流、温湿度、光影等影响人体舒适感受的环境因子，作为极其重要的设计要素[3]。

对城市气候的研究可以追溯到19世纪初以1818年出版的《伦敦气候》一书为标志[4]，将街道与小气候相结合开展研究始于20世纪70年代[5]。应对气候变化的适应性规划研究目前还处于发展阶段[6]。将风景园林空间与以小气候为代表的环境要素结合，共同作用于通过风景园林规划设计达到调节改善人居环境的目的已成为风景园林学科的研究热点[7]。城市街道通常覆盖城市区域的1/4以上面积[8]，是人们在城市室外活动的重要场所[9]，也是风景园林空间的重要组成部分[10]。对城市街道小气候舒适性进行分析与评价研究，可以为未来城市街道的规划设计、为城市宜居品质的提升提供指导与参考。

1 研究数据与概况

1.1 国内数据与概况

中国国家自然科学基金(National Natural Science Foundation of China，NSFC)是体现科学研究水平与发展方向的重要平台之一[11]。舒适性方面的中文研究概况主要利用国家自然科学基金网络信息系统，检索了1987—2017年，标题或主题或摘要中含有“舒适”的国家自然科学基金资助项目，获得485项资助清单，各年获资助基金项目数量及金额情况见图1、2，获得资助项目数量及金额排名前10的单位见图3，受资助项目数量及金额排名前10的学科见图4，出现频次数量排名前10的主题词见图5。

在国家生态文明建设的大背景下，舒适性研究越来越多地受到科学研究的重视，热舒适是30年来国内舒适感受研究中的热点，贯穿室内、室外空间的舒适性研究，研究领域主要集中在建筑环境与结构工程和以高铁、电动汽车为代表的新型交通领域上。

1.2 国外数据与概况

以Web of Science(WOS)引文数据库中的SCI核心合集文献数据为基础，检索主题词为“comfort”AND“street OR microclimate”，时间跨度为所有年份，文献类型为“期刊”，语种为“英语”，共搜集到1 160篇相关论文，数据收集时间为2018年5月。借助科学计量工具Citespace①对检索结果进行以下科学图谱[12]分析：关键词频次分析排名前10位的关键词可视化结果见图6。

频次最高的关键词和国内舒适性研究的高频词一致，都是热舒适。国内受资助基金项目、金额数量最多的学科都是建筑环境与结构工程。从图7研究领域共现分析中看到，国外学科也集中在工程、建筑与建筑技术、环境生态、环境科学、环境工程、能源与燃料等类似学科，国内外研究领域基本保持一致。在运用Citespace的LLR算法进行文献共引聚类分析，调整聚类标签和连线透明度后，得到图8所示的6个聚类标签，由此可以看出国外街道小气候舒适性研究的热点主要集中在室外热环境、热舒适、古老沙漠城市、城市开敞区域、室外空气质量、城市街道6个方面，这些研究热点为后续研究奠定了理论基础，提供了拓展思路与方向。

2 主要研究内容

通过上述搜索与分析，城市范围中的小气候舒适性研究进展，既有通过相关性分析总结作用机制等基础理论研究，也有将不同地域小气候要素对研究对象所发挥的作用与价值进行科学评价的研究，并逐渐向将城市气候知识转化为规划实践以及制定适应气候变化的缓解策略上发展。以城市街道为对象，以下三方面的内容归纳可以清晰地反映出这个发展过程如何应对减少热岛效应和提高室外舒适性。

2.1 城市街道空间对小气候要素的影响

斯蒂莫斯(Steemers)等研究指出，由城市质地产生的气候要素影响，主要在中尺度城市范围，而空间因子是微观尺度，即人的活动范围中对气候要素产生影响的主要因素[13]。在众多风景园林小气候要素中，空气温度、风、太阳辐射被认为是受街道空间影响最明显的3个气候要素[14]。通过研究分析，总结出能对这3个主要的小气候要素产生影响作用的街道空间因子及其相互作用的内容见图9。

空间与各气候要素的相互影响是多向综合的。即使存在国家与地区的区别，各研究关注的城市街道空间因子有共同性，高宽比H/W、天空可视因子SVF、街道走向、绿化覆盖是被普遍认为会对小气候要素产生影响的主要街道空间因子。

2.2 舒适感受评价

目前学界对与气候要素相结合的舒适的定义主要为来自国家标准化管理委员会的气候舒适度(climatic comfortability)[33]，和来自美国采暖制冷与空调工程师学会ASHRAE[34]的人体热舒适(human thermal comfort)，后者在国际上比较通用[35]。为分析气候要素对使用者的影响与作用，形成了大量的以气候要素为变量的舒适感受评价研究，按气候因子数量可以分为2类：一类为单因子气候舒适性评价，另一类为多因子气候舒适性评价。

图1 1987—2017年基金项目数量

图2 1987—2017年基金项目金额

图3 受资助项目数量、金额排名前10的单位

图4 受资助项目数量、金额排名前10的学科

图5 出现频次排名前10的主题词

2.2.1 单因子气候舒适性评价

以空气温度和风为例分析单独的气候要素与舒适感受建立相关性的评价研究情况。

1)舒适温度评价。

舒适温度是一个范围，且随该地区年平均温度的不同，人体感觉舒适的空气温度值会存在地区差异。室内环境常采用温度这个单独气候要素作为舒适评价指标[36]。在满足舒适条件下考虑节能，将冬季供暖温度范围定在18～24℃[37]；环境卫生学中提到气温24℃、相对湿度70%和风速2m/s是对人体最舒适的气候条件[38]。有学者认为当气温为28℃时，人体处于热平衡状态，感觉最舒适[39]；玛德哈唯(Madhavi)在印度夏季的调查表明[40]人们在较热的气候条件下，舒适温度范围也变高了；余娟[41]认为来自夏热冬冷气候区的南方人不仅能容忍较冷的环境，也能容忍较热的环境。

2)风舒适评价。

冷红等对哈尔滨的30年气象数据研究得出风速对热舒适性影响接近于空气温度的2倍[42]。刘加平认为令人舒适的气流速度应小于3m/s[43]；庄智等[44]认为室外风速小于5m/s时，人的感受为舒适；潘娅英认为人体最适合的风速为2m/s[45]；李朝认为风不舒适与活动类型有关，无论是快步、漫步还是闲坐，舒适的风速小于2.5m/s都是最优的[46]。同时，除了风速会对舒适感受评价产生影响，夏一哉等认为风速稳定性对热舒适性影响强度约为风速本身的1/4[47]。

2.2.2 多因子气候舒适性评价

是指对含有2个及以上数量的气候因子来进行舒适性评价的研究。以温湿指数和风效指数组成的气候舒适度评价标准[35]中，气候数据多来源于气象站统计数据，在宏观层面的城市、区域舒适性评价时经常采用，多种相关的舒适度预报公式，都是基于温度、湿度气候因子建立的温湿指数的变形[48]。据弗雷塔斯(Freitas)和格里戈里耶娃(Grigorieva)统计，迄今为止至少有162种热舒适数值指标[49]，因各个评价指标没有相通性，在利用风景园林领域最常用的热舒适评价指标如预测平均投票(PMV)、生理等效温度(PET)、标准有效温度(SET＊)和通用热气候指数(UTCI)[50]进行计算评价时，各指标计算的结果数值差别很大，也可能与热舒适问卷调研的结果不同。以PET为例，官方给出的舒适范围为9～26℃[51]，有学者研究中西欧的舒适范围是18～23℃[52]，湿热气候的中国台湾地区舒适范围为26～30℃[53]，地中海气候沿岸地区的舒适范围为20～25℃[54]，位于暖温带的天津的范围为11～24℃[55]，呈现出随气候变热而舒适值增高的特点。

图6 英文关键词频次分析

图7 英文研究领域共现分析

图8 英文共引文献聚类分析

2.3 城市街道空间与舒适感受的相互作用

由气候要素产生的舒适感受是人体感受来源的其中一个方面。气候越恶劣，人对其感受的影响越大。而气候越温和，受气候左右的程度越小，而更多是受文化、功能等因素影响[56]。城市街道不仅通过如高宽比、街道走向这些空间物理因子影响小气候，从而影响使用者的热舒适感受，其相互作用的研究内容见图10，还通过其传递出的文化、功能从心理层面也起到影响舒适感受的作用。

内茨(Knez)等人认为空间环境感知影响着人们的环境热舒适[72]，克莱姆(Klemm)等认为热舒适感知与空间自然性、美感和环境的积极体验相关，城市空间设计对于舒适感知具有积极的影响[73]。他在荷兰对3条街道的研究发现对层次丰富的街道绿化从心理上的认可，抵消了实际热舒适评价指数不高的结果[57]。米歇尔(Michelle)研究发现人们根据舒适度预期心理来调整对该空间的热感觉及热舒适判断，对空间使用功能和目标的不同，影响到心理期望不同，以休息与放松为目标的空间比以义务做事为目标的空间所提出的热舒适要求更低，认为控制产生心理不舒适的来源，比控制影响热舒适的空间更有效[74]。英国有学者认为室外空间中，小气候对热舒适的实际控制是最小的，个人感知控制具有最大的权重[75]。

3 研究评述

在街道空间对小气候要素的影响研究中，通过实测、模拟等多种方法分析街道空间与小气候要素的相互作用机制，归纳出在风景园林小气候尺度下能产生降温、增加风速、减少辐射等气候效应的街道空间因子，对指导风景园林空间的气候适应性规划设计提供了参考，利于形成风景园林规划设计的策略与导则。

图9 街道空间对小气候要素影响作用分析

图10 街道空间与舒适感受相互作用分析

在舒适感受评价研究中，采用单独的气候因子评价舒适性由于变化性太多，不利于形成指导空间规划的普适性标准[76]；只由多个气候因子组成的气候舒适度指标常用于宏观尺度，在风景园林小气候影响范围内因气象数据的获取难度会影响对舒适性的准确判断。而以人体能量平衡为基础的热舒适评价指标还不能全面反映出人们感受环境、改变行为或逐步调整自己的期望值以适应环境的复杂方式，在具体运用时，通过指标计算出的绝对数值不能直接对照固定的舒适标准进行评价，需结合当地的舒适心理感受调研，将热感觉舒适对应的指标范围值进行调整。

图11 风景园林小气候舒适性三元框架

在街道空间与舒适性感受相互作用研究中，一方面是通过改变高宽比等空间的物理特性来改善热舒适，另一方面是通过对街道空间的功能、文化性的加强从心理上增加热舒适感受。不仅要研究得出舒适感受的数值范围，还要关注通过与这些气候要素、文化要素关系紧密的相应空间因子的改变，可以带来多大程度的热舒适改善。找到能改善舒适性的空间因子及变化规律是利用规划设计手段改善街道舒适性、制定适应气候变化的缓解策略、提高城市宜居质量的重要内容。

4 对风景园林小气候舒适研究的启示

以城市街道为例的风景园林空间中，风景园林小气候舒适性是耦合了空间要素、气候要素与人的舒适感受的复合函数见图11。同时，明晰风景园林小气候舒适性的概念是建立风景园林小气候舒适性评价体系结构，确定评价体系的框架和层次的基础。

在城市人居环境面对如气候变化等现实问题时，风景园林专业一直就是起到调节气候的正向作用的，是改善城市小气候环境、从而改善人的舒适感受不可缺少的手段。通过风景园林小气候舒适性研究，使风景园林规划设计理论通过不断的量化研究将学科的科学性得到加强。风景园林环境与感受的数字化是风景园林客观环境与主观感受之间的桥梁，是实现风景园林分析评价的理性化途径[77]。风景园林小气候舒适性研究，会对城市宜居环境建设发挥重要的促进作用，将应对环境问题的被动规划方式转变为高屋建瓴的主动调节，充分发挥出风景园林学科协调人与自然相互和谐的价值。

注：文中图片均由作者绘制。

注释：

① Citespace由美籍华裔学者陈超美博士团队研发的一款用于分析和可视化论文主题、关键词等共现网络信息，以揭示一个知识领域或学科在一定时期的发展趋势与动向的应用程序。