预测户外热舒适强度与变异性的概率框架
应用物理
2025-12-10 v2
摘要
城市树荫下的热条件表现出由多样化辐射通量和湍流风场驱动的随机变异性，要求使用概率方法而非确定性预测方法。本研究提出了一种用于预测热带城市环境中户外热舒适的空间和时间强度及其变异性的概率框架。该框架整合了地面测量的气象数据和遥感城市形貌数据，用于计算生理等效温度（PET），并应用 K-means、XGBoost 和蒙特卡罗模拟对 PET 训练和推断进行处理。预测模型表现优异，PET_mean 的 R2、RMSE 和 SMAPE 分别为 0.93、0.81 度和 1.34%，PET_std 的 R2、RMSE 和 SMAPE 分别为 0.85、0.38 度和 10.44%。案例研究显示，户外热舒适存在明显的空间异质性。树荫密集和植被覆盖的地点，其正规化可接受热舒适百分比（NATC）可达 65%，而由不透明表面主导的开发区（如工业园区和高密度住宅区）则记录的 NATC 低于 30%。发现绿化能够缓解热应力的强度及其变异性，形成稳定舒适的微气候。白天的 PET_std 在开发区为 4.0-4.5 度，而在绿化覆盖区为 1.5-2.0 度；夜间的 PET_std 分别降至 2.2-2.4 度和 1.2-1.4 度。这些发现突显了绿化在缓解热变异性和提升户外热舒适方面的关键作用，同时揭示了不同城市形貌下热舒适的随机特性。
引用
@article{arxiv.2509.09468,
title = {A Probabilistic Framework for Predicting Spatiotemporal Intensity and Variability of Outdoor Thermal Comfort},
author = {Shisheng Chen and Ruohan Xu and Nyuk Hien Wong and Shanshan Tong and Jiashuo Wang and Matthaios Santamouris},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.09468},
year = {2025}
}