城市公共健康視角下的街區開放空間微氣候控制研究

劉鑫雨 陳潤希 王晨璇 張苗青 何家慧 馬 珂

河南科技學院園藝園林學院 河南新鄉 453003

城市公共健康問題長久以來一直是城鄉規劃行業所關注的焦點。從20世紀70年代起，氣候變化問題已被國際各學界密切關注。近年來越來越多的研究證明造成極端氣候問題頻發的主要原因是全球氣候變暖，城市的生態問題已經作為規劃過程中的重要因素。2016年國務院頒發的《“十三五”生態環境保護規劃》文件中進一步強調城市空間發展要以提高環境質量為重點。2017年黨的十九大報告中指出，建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計，要堅持人與自然的和諧共生。綜上所述，構建良好的環境健康、生態和諧的城市是我國新型城鎮化發展的重要價值取向。

城市街區開放空間是城市居民生活休憩的重要場所，開放空間中適宜的物理環境能夠有效提高居民室外活動的舒適度，增強城市空間活力。當下廣大的城市建成區域中，城市設施、綠地景觀等開放空間設計維護理念相對滯后，導致城市外部空間質量參差不齊，居民的微氣候體驗不佳。

1 公共健康視角下的城市微氣候研究趨勢

1.1 城市外部空間規劃聚焦公共健康領域

城市給人們的生活帶來便利與舒適，但高密度空間也帶來了諸多環境與健康難題。高層建筑風污染等城市健康問題層出不窮[1]。1818年，英國學者盧克·霍華德在《倫敦氣候》一書中，詳細論述了城市熱島效應，拉開了近代科學中人們對城市氣候研究的序曲[2]。

學界于微氣候研究主要集中在三個層面，從最初的定性描述探索，到定量化的場所微氣候研究，再到近年來集中進行的微氣候舒適度研究。更多人將城市開放空間布局、建筑形態、景觀綠地等城市空間元素，從“形態美學”的設計視角轉向以“生態健康、科學理性”視角下的規劃設計。如何從“以人為本”和“生命至上”的價值觀出發進行城鄉規劃，促進城市開放空間的公共健康屬性提升，是當下延續城市活力與推進城市可持續發展的重要問題[3-6]。

1.2 城市開放空間微氣候研究與模擬

城市外部空間利用微氣候能夠保證居民健康、提升環境舒適度。劍橋大學馬丁中心對城市形態與肌理對應城市氣候的關系開展了深入研究，以直觀的二位柵格圖像，即數字高程圖(DEM)表達三維信息，并通過圖像研究城市陽光輻射、陰影關系、容積率同大氣溫度的關系，進行了城市不同區域的差異比較[7]。國內楊俊宴等學者以南方部分城市為例，對城市中心區的熱環境與空間形態所構成的肌理關系進行研究，提出以熱環境入手的微氣候優化方法，進一步推進了國內城市空間模擬優化的應用技術發展[8]。何瑞珍等學者對綠地空間周圍的建筑物與綠地植被進行模擬并研究其微氣候變化，對風、光、熱進行參數化比較，嘗試對住區綠地微氣候設計提供依據[9]。李洋利用計算機模擬軟件ENVI-met對城市廣場進行微氣候模擬，為廣場的微氣候熱舒適性設計提供依據[10]。

1.3 地域化城市開放空間微氣候控制技術趨勢分析

城市地域的多樣性與復雜性造成不同地區開放空間形態類型特征差異較大，其中微氣候影響也是差異極大。影響城市開放空間微氣候的主要因素包括城市空間布局、建筑形態、綠地景觀等要素，而此類要素在大多數城市中，由于設計與建設質量參差不齊，多數對城市空間微氣候考慮較少[14-16]。國內目前城市微氣候研究對非城市開放空間景觀綠地、非獨立產權歸屬的城市建成開放空間缺乏關注研究。

2 微氣候導致城市空間使用者的健康風險

氣候變化從各個方面對人類的健康造成影響，極端條件下造成的洪澇、風暴等災害直接威脅人們的生命財產安全，日常生活中的微氣候環境在健康層面對人類造成的危害影響也屢見不鮮。我們將氣候對人們造成的健康風險進行歸類，大致可以分為大型突發性致命風險、慢性非傳染病風險、傳染病風險、心理健康風險等。

在城市街區空間尺度下，上述四種氣候條件導致的風險大多是在微觀氣候層面呈現。突發性致命風險在城市街區的尺度下多由極端氣候引起，風暴和臺風等氣候現象常造成極強大風和極強降雨，導致城市街區空間中的建筑損毀、城市內澇等。近年來我國部分城市內澇嚴重，多數由極端天氣造成。

慢性非傳染病風險多受城市氣候中溫度、濕度、空氣質量的影響。高溫熱浪和低溫寒潮都會對此類疾病造成不利影響，引發疾病的發展或惡化，如高溫引起中暑、呼吸疾病，而低溫天氣則易引起血管收縮而引發高血壓、腦出血等心血管疾病[17]。而小環境中的濕度過高或過低，則可能對人體皮膚和免疫系統造成較大的影響，引起呼吸道過敏疾病、皮膚疾病和免疫功能疾病[18]。從空氣質量角度而言，氣候的多變也會使空氣污染加劇，微環境中受部分建筑或街道外部空間形態影響，低質量空氣無法被區域風場減弱，導致呼吸系統疾病、心臟病及部分免疫系統疾病發病率提高。另外，城市街區中的微氣候環境差、大量的高層風污染與光污染也會造成使用者戶外活動頻率降低，從而導致居民的健康指數下降，增加了各種疾病患病的風險[18]。

在城市街道開放空間中，微氣候環境中的氣溫、濕度、風力都會對傳染病的傳播起到一定的影響。特定空間中不良的氣溫、濕度、風力會為不同的傳染病造成便捷，并使其傳播，增加了傳染病傳播風險[19]。

而在心理健康層面，城市街區開放空間的微氣候也會對其造成不同層面的影響。長期氣候不佳的情況下容易使居民對空間的安全感和歸屬感下降，甚至會產生不安、焦慮、憤怒等心理感受。氣候的不良變化也會對城市環境中的基礎設施產生負面影響，而居民的心理健康也會被其影響，居民的情緒狀態可以影響個體的免疫系統，積極的心理狀態能影響皮質醇的分泌功能而改善身體健康狀態，而消極的心理狀態會提高人體對疾病的易感性[20]。

3 城市公共健康視角下的街區開放空間微氣候控制

城市街區開放空間與建筑形態對微氣候具有重要影響，街區開放空間中的各構成要素或多或少在微環境下具有一定的影響性。控制微氣候影響要素來促進城市開放空間的公共健康指數，是未來城市空間設計的重要參考依據[21]，如下圖所示。

城市空間公共健康微氣候控制要素關系圖

3.1 突發性致命風險的微氣候空間控制要素

城市街區空間中潛在的致命風險主要包括臺風、洪水、火災等，而在城市空間的設計控制層面，一方面可以通過提高街道的高寬比來改善街區的抗災屬性，并對熱環境與風環境造成良性影響。另一方面則通過增加城市開放空間面積和數量，減弱城市氣候的不良問題，并提升居民的應急空間來抵御此類風險。

3.2 慢性非傳染疾病的微氣候空間控制要素

慢性疾病多受到溫度、濕度、熱輻射、風速等氣候變化的影響，而城市空間形態、街道朝向、建筑形體布局、景觀綠地形態等要素都會對城市街區開放空間微氣候造成影響。通過量化研究并調整城市空間形態、街道方向能夠對城市通風效率進行控制，良好的設計可使城市街道的通風更加通暢安全，讓居民個體感受更加良好。另外城市綠地能有效影響局部環境中的顆粒物分布，植物可以滯留和吸納污染物，降低粉塵污染，從而起到對慢性疾病的良性調節作用。

3.3 傳染性疾病的微氣候空間控制要素

在微氣候空間中可以通過控制空間的聯系、阻斷空間的流動性、保障弱勢人群的空間獨立性，來保障公共健康。在各種空間要素上對傳染性疾病的控制辦法研究中，一方面，可利用建成環境對傳染源進行空間劃分，用建筑、空地或綠地進行空間分離，以控制病毒傳播；另一方面，建筑群體組合和城市開放空間布局等因素控制，可決定空間使用強度的差異與人流分布，合理地設計引導也能有效提高城市公共空間的健康屬性。城市街區開放空間的通風廊道、建筑密度和城市冠層高度變化都能夠主導風向和風速，有效利用這些因素均可以對傳染性疾病的隔絕產生積極影響。

3.4 心理疾病的微氣候空間控制要素

心理疾病形成原因非常復雜，而長期的惡劣氣候條件是導致心理健康出現問題的原因之一。因此，不佳的城市街區空間微氣候環境極有可能對使用人群造成長期的心理健康危害，但良好的外部空間氣候環境與建成城市空間能夠為心理疾病的改善提供積極的條件。對城市街區空間提高公園綠地的面積和景觀品質都能有效地調節使用者的心理情緒，促進城市居民的公共活動交往行為。而城市街區較好的微氣候條件使人身心舒暢，也能使心理疾病的產生概率進一步降低。

結語

本文重點著眼于城市公共健康視角下的街區空間微氣候控制研究，嘗試將城市街區開放空間與各種健康風險建立起一套綜合控制體系，并對空間要素在四種不同健康風險下的控制條件與方法進行了討論，對研究城市公共健康和科學理性規劃理論具有一定的參考價值。該方向未來研究可以進一步從公共健康空間影響要素的變量與氣候環境關系進行實驗分析，以提升各種地域氣候環境變化下不同人群使用空間中的微氣候控制方法與規律。