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杭州一群大学生化身“城市医生” 研究怎么给城市“退烧”
hwyst.hangzhou.com.cn  2023年04月10日 16:49:57 星期一

“现在夏天好像比之前热的厉害!”“郊区比市里凉快好多”……近年来,关于城市好像“变热了”的讨论不绝于耳,其实这是城市热岛效应在作祟。那么,如何给城市“退烧”呢?近日,杭师大学生给出了自己的解决方案——他们在城市热岛预测研究方面获得了显著成果,相关成果发表在中科院一区TOP期刊《Sustainable Cities and Society》上,有助于城市规划者和决策者更好地治理城市热岛效应,从而促进城市的可持续发展和人居环境质量提升。

论文的作者之一是杭州师范大学信息科学与技术学院的学生沈楚慧。她的老家在湖州德清的地理信息小镇,高考前,她就对地理信息科学专业有了深入的了解。在全球变暖的大气候趋势下,城市热岛效应强、通风差的地区相对健康风险更高,全球范围内,热岛效应导致夏季制冷能耗增加19.0%,世卫组织的统计显示,每年都会有人死于高温。于是,她进入侯浩老师的科研团队,开始以项目负责人的身份和团队共同研究“城市热岛”的相关课题。 

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团队成员在户外进行调研。

在城市,热岛效应非常明显。“城市中心的高密度建筑和城市道路在白天吸收了大量的太阳辐射,成为蓄热体,这部分热量一般通过夜间向外的长波辐射以及通风对流散发出去。但由于高层建筑的阻挡,向外辐射不畅,热量无法及时散去。”沈楚慧说道,“如果能够通过一种预测技术,成功预测出城市热岛现象的发生和演变趋势,就能够及早通过城市规划制定针对性的城市微改造措施,从而有效缓解城市热岛效应给人带来的负面影响。”

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沈楚慧在户外进行调研。

这个想法在得到侯浩老师的肯定后,沈楚慧就开始阅读大量有关城市热岛预测研究的文献,发现已有的研究中预测模型的精度还有待提升,在参数和建模算法方面也需进一步优化。为解决这一问题,沈楚慧找到志同道合的小伙伴组成团队,找到侯浩进行了多次探讨,在仔细研究了技术路线的可行性后,开展了一项名为“基于景观组分和空间构型的未来城市热岛强度和分布预测”的课题研究,该研究旨在通过遥感技术和地理信息技术,结合多源遥感数据,探究城市景观格局与热岛的关联性,在此基础上,建立城市热岛监测与预测的技术体系,为城市热岛治理工作提供技术和决策支持。 

团队成员日复一日地进行着实验,不断优化模型,不断调整实验方案,探索研究方法和思路,将有效预测2030年杭州的城市热岛分布和强度,研究结果的应用可能在夏季产生平均0.5℃左右的降温效果。不要小看了这0.5℃,以2022年杭州为例,这0.5℃可以使城市的高温天数减少9天,使高温时长减少约16.4%,并能为整个城市夏季带来4%左右的制冷能耗减少。通过热岛预测和城市微改造的共同作用,可以为城市居民提供更凉快的室外环境,为小家庭和小商铺企业节省电费,也可以为整个社会的节能减排和宜居建设做出贡献。 

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团队成员在介绍实验模型。

然而,科研过程并不是一帆风顺的,需要反复验证才可能得出实验结果,加上实验的不确定因素,经常会出现进行大量的工作但结果并不符合预期的情况。“那个时候心情沮丧是难免的,但我会努力调整好自己的情绪,继续钉在实验室,找出问题所在,一次不行,就两次,直到成功。”在一次城市土地利用模拟实验中,沈楚慧和团队成员已花费了数天进行模拟,可模拟结果的精度一直达不到标准。为了解决这个问题,沈楚慧耐心地对整个过程的所有环节进行逐一排查,最后发现是在用地类型转化的设置上出现了误差,对此进行修正之后,沈楚慧从头开始模拟实验并最终得到了合格的实验结果。回想起这段找错经历,沈楚慧感慨道:“失败不是坏事,在这个过程中,我更能发现一些问题,吸取一些经验,而这些经验对我以后的科研工作肯定是非常宝贵的。” 

除了实验过程中遇到困难以外,由于缺乏英文论文写作经验,沈楚慧在论文撰写的初期也意外频频。回顾侯浩帮助修改论文时的场景,沈楚慧说道:“那时,侯老师看完我的文档后,光是聊天对话框里,他就提了十多条建议,打开侯老师发回的文档后,看到密密麻麻的错误和修改建议,我的心情就像是坐了过山车,感觉都不敢再见到老师。”不过,在快速地调整情绪后,她马上进入到“战斗状态”。在《国家适应气候变化战略2035》中,政府提出要构建蓝绿交织、清新明亮的复合生态网络和连续完整、功能健全的生态安全屏障,有效缓解城市热岛效应问题,沈楚慧说,她与团队成员希望通过技术创新和勤奋努力,用自己的青春力量为城市热岛治理做出积极贡献,为城市的可持续发展注入新的活力和动力。

来源:杭州网、杭州通客户端 作者:记者 张晶 通讯员 杨鹏飞 编辑:程慧雨
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