随着城市化进程加快,城市形态变化严重影响了地表温度自然调节过程,气温上升、空气污染和能源消耗等问题日益严重,借助城市结构规划,充分利用自然条件有效解决城市问题是目前的最佳解决方案,能够一定程度上缓解自然资源趋紧带来的压力。定量评估当前城市自然通风状况,并分析其在缓解城市热环境中起到的作用对通过城市规划改善通风环境进而解决城市问题尤为重要。我国省会城市、自治区首府城市和直辖市共计31个,有五种城市规模,跨越五个气候带。因此本文选择这个31个城市作为研究区,基于建筑矢量数据、气象数据和遥感影像等多源数据,采用程序设计、GIS软件分析、函数绘图等方法研究城市自然通风效果,划分城市自然通风效果梯度等级,并分析不同气候背景下,城市自然通风对地表温度在冬季和夏季的白天与夜间的影响作用。主要结论如下:(1)超大型城市中,上海的自然通风效果最好,为良好;北京和天津都是低的自然通风效果;重庆自然通风最差,也是全国省会城市中通风效果最差的城市。特大型城市中,自然通风效果适宜的有成都、南京、沈阳三个城市,武汉、广州自然通风效果一般,西安、哈尔滨和杭州自然通风性能较低,杭州的自然通风效果最差。大型城市中,II型城市的自然通风效果显著比I型差;I型大城市中,通风效果排序为长沙>南宁>郑州>长春>济南>石家庄>南昌;II型大城市通风效果排序为乌鲁木齐>太原>兰州>贵阳>西宁>海口>呼和浩特>合肥>银川>福州>昆明。I型小城市拉萨,其自然通风效果在所有研究城市中最好。(2)划分全国省会城市自然通风效果为三个层次六个梯度。适宜层次中第一梯度自然通风效果好,有5个城市:拉萨、长沙、乌鲁木齐、成都、和南宁;第二梯度自然通风效果良好,有5个城市:太原、上海、兰州、郑州和南京;第三梯度自然通风效果基本适宜,有4个城市:贵阳、沈阳、长春、西宁。一般层次中第四梯度自然通风效果一般,有4个城市:济南、武汉、广州、石家庄;第五梯度自然通风效果低,有6个城市:西安、哈尔滨、北京、哈尔滨、杭州、天津、海口。差层次中第六梯度自然通风效果差,有7个城市:呼和浩特、合肥、银川、福州、南昌、重庆、昆明。(3)温带季风气候背景下,地表温度受自然通风作用影响最大,夜间通风对地表温度的作用显著强于白天;亚热带季风气候背景下自然通风对地表温度的影响作用次之;温带大陆性气候、热带季风气候和高原山地气候背景下,夜间地表温度受通风的影响较白天更显著,其中温带大陆性气候背景下,夜间自然通风的作用在夏季和冬季都显著高于白天。