《Sustainable Cities and Society》：How can community green space regeneration effectively mitigate urban heat islands in humid subtropical high-density urban areas? Evidence from the core urban area of Guangzhou, China
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城市绿地再生与热岛效应缓解机制研究——以广州核心城区为例，基于Landsat影像2003-2023年动态分析，发现再生期绿地结构优化（标准差+0.08）和破碎化减少显著降低热岛强度（0.76/℃），贡献率33%，总体贡献率48%。优化空间配置与连通性是关键。
陈曦|邓浩健|袁媛|熊贺|吴佩瑾|张哲
中山大学地理与规划学院，中国广州510275
摘要
城市更新举措可以通过对城市绿地的改造来增强其效益，尤其是在缓解城市热岛（UHI）效应方面。然而，长期以来静态的研究视角限制了人们对绿地更新在缓解UHI方面的有效性和动态机制的理解。本研究以广州为核心城区（一个典型的湿润亚热带高密度城市区域）为研究对象，利用Landsat影像数据提取了绿地空间（UGSs）和热环境的动态变化。通过采用可解释的机器学习方法，量化了2003年至2023年期间（整个研究时期）绿地空间与城市热岛强度（UHII）之间的动态关系，包括更新前和更新后的变化，以明确绿地更新如何影响UHII的变化，并为更有效的更新举措提供参考。研究结果表明，绿地空间发生了显著变化：在更新前阶段，变化主要表现为数量增加（例如，绿地斑块数量增加了1,399个，占总增加量的73.36%）和面积扩大（例如，面积占比增加了4.10%，占总增加量的57.45%）；而在更新阶段，变化较为微妙，主要体现在结构调整上（例如，形状指数的标准差增加了0.08，占总增加量的61.83%）。这些变化导致UHII持续下降（更新前阶段下降了0.13°C，更新后阶段下降了0.76°C），表明更新工作取得了进展。尽管在更新阶段，绿地空间变化对UHII变化的解释能力为33%，但在整个研究时期这一比例上升至48%，表明存在长期的累积效应。除了绿地空间的扩大外，增加的破碎化和提高的连通性也在增强降温效果方面发挥了关键作用，其中连通性在更新阶段尤为重要。总之，城市更新不仅通过增加绿地空间的面积和数量来缓解UHI效应，还通过优化其空间配置和可达性来实现这一目标。通过将城市更新、绿色转型和热缓解纳入动态框架，本研究支持系统性地提升社区层面的更新举措，以改善人类居住环境并增强气候适应能力，从而为实现可持续发展目标11和13做出贡献。
引言
在城市扩张和气候变化的双重压力下，全球变暖正在加剧。2011年至2023年间，地球平均气温比工业化前（1850-1900年）高出1.09°C，预计到2050年这一温度将上升至1.5°C（IPCC，2023年）。这一趋势对人类居住环境构成了严重威胁，并加剧了能源负担（Zhou等人，2022年；Fotso-Nguemo等人，2023年）。近几十年来快速且无计划的城市化是这些挑战的主要驱动力（Xie等人，2024年）。在许多高密度大都市中，过度强调城市扩张而忽视了质量以及居住舒适性和气候适应性的需求，导致自然生态系统和绿色开放空间的占用和破坏。因此，与城市热岛效应相关的一系列居住、健康、环境和气候问题随之出现并加剧（Ma等人，2023年；Lin等人，2023年；Yao等人，2024年）。在这种背景下，优先考虑绿色基础设施和绿地的城市更新策略为改善城市居住环境和增强气候适应能力提供了有效途径。
城市更新是维持城市化进程的关键方法，特别是在人口密集且快速扩张的城市中（Zheng等人，2023年；Zhou等人，2024年）。它涉及城市空间的多重转型，包括土地利用的变化和城市元素的修改（Zheng等人，2014年；Ni等人，2023年；Zheng等人，2023年）。作为更新举措的核心组成部分，城市绿地空间（UGSs）因其社会经济、生态和环境效益而受到广泛认可，特别是在缓解热暴露、调节微气候和增强气候适应能力方面（Yao等人，2020年；Marando等人，2022年；Lin等人，2023年；Zhang等人，2024年）。然而，绿地空间的降温和气候适应效果在不同城市环境中并不一致，其表现受当地气候条件和其他非绿地因素的影响（Guo等人，2023年；Zhou等人，2025年）。为了解决这一复杂性，一些研究试图通过量化更细尺度的绿地景观特征（如斑块大小、形状和破碎化程度）来揭示绿地空间对降温效果的细微调节机制（Zhou等人，2023年；Li等人，2023年）。这些发现为在高密度城市环境中通过优化绿地布局来增强微气候韧性提供了理论支持。随着城市进入存量更新阶段，绿地空间的景观形态正在经历显著的变化，包括空间重组和功能替换。同一地点绿地空间特征的演变成为评估城市更新效果和城市韧性的关键切入点。
然而，现有研究对绿地空间演变对UHI效应的动态影响关注不足，特别是同一地点在不同城市发展阶段绿地空间变化的差异性影响。从城市扩张到更新过渡期间缺乏微观动态和社区层面的视角，限制了在社区层面系统优化更新实践的可能性。为了填补这一空白，本研究以广州为核心城区作为案例研究——广州是中国城市化程度最高的地区之一，也是最早系统实施城市更新项目的城市之一。具体而言，将研究时期分为更新前和更新后两个阶段，利用机器学习方法分析这两个阶段绿地空间与UHI之间的复杂动态关系，并量化绿地景观模式在缓解UHI效应中的作用。本研究将城市更新、绿色转型和城市热环境整合在一个统一的框架中，为城市更新提供了低成本且高效的参考路径。预计这将促进实用且广泛适用的城市绿地更新策略，从而以经济高效的方式增强高密度城市地区的气候韧性。特别是自2020年城市更新被提升为国家战略以来，对这类代表性城市的研究可以为社区层面的实践提供精细化的指导。此外，它还为实现更广泛的可持续发展目标（SDGs）11和13提供科学支持。
引言之后，第2节进行了详细的文献综述；第3节介绍了研究区域、研究框架、数据和方法；第4节展示了研究结果；第5节讨论了政策意义和局限性；第6节总结了主要发现。
研究区域
广州位于中国南部，属于广东省中部。它是中国最繁荣和最重要的城市之一，也是粤港澳大湾区的核心城市（Niu等人，2020年）。自1979年改革开放以来，广州经历了快速的经济增长和建成区的大规模扩张，成为一个典型的高密度大都市。根据统计年鉴，2024年广州的常住人口达到1897.8万
绿地空间的时空分布与演变
2003年至2023年的二十年期间，广州核心城区经历了巨大变化，尤其是在绿地空间方面（图5、图6）。
在整个核心城区范围内，绿地覆盖率从2003年的20.67%增加到2023年的27.81%（图5b和图6）。在整个研究时期，915个社区中有782个社区的绿地覆盖率有所增加，平均增幅为8.48%。在更新阶段，绿地覆盖率的增幅较小（3.04%），占总增幅的42.55%。
绿地空间更新与城市可持续发展
城市更新是提升城市质量的一种手段。正如文献综述（第2节）所指出的，绿地空间的更新和转型已被广泛证明能在一定程度上缓解UHI效应——本研究通过广州核心城区的案例进一步证实了这一点。研究还表明，绿地空间的变化约占该地区UHII变化的40%。尽管UHII的最大降幅出现在
结论
本研究采用动态视角，并运用ML（XGBT）+SHAP框架来量化城市更新举措、绿色转型与城市热环境之间的联系，旨在推动更有效、成本更低且具有气候适应性的城市更新举措。以广州核心城区为例，我们运用解释性分析方法量化了绿地空间与UHII之间的动态机制。主要研究结果如下：
(1)绿地空间与
未引用参考文献
Heikinheimo等人，2020年；Li和Liu，2025年；Li等人，2013年；Otsu，1979年；Zhang等人，2025b
CRediT作者贡献声明
陈曦：撰写——初稿、可视化、方法论、概念化。邓浩健：撰写——初稿、验证、方法论。袁媛：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取、概念化。熊贺：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。吴佩瑾：验证。张哲：验证。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（资助编号：52278085、41871161）、广东省自然科学基金（资助编号：2023A1515010704）、中国博士后科学基金（资助编号：2025M780360）以及中山大学研究生创新基金（资助编号：37000-12253017）的支持。
