随着我国南海海岛城市建设发展需求的快速增加，即使在地表下垫面水系和植物丰富的热带地区也存在城市热岛效应。为了进一步研究热带海岛城市的热岛现象并缓解热岛效应，本文以三亚市作为典型城市采用数值模拟与实验研究相结合的方法量化分析热带海岛城市热岛特征和主要影响因素，并且提出城市绿地的降温模型，结合遗传算法进行城市绿地最优化布局。
　　本文对三亚市中心的选定区域进行了夏季和冬季的长期实地实验研究。实验测试的结果表明：夏季夜间的热岛强度很显著，最大值可达1.95℃，而夏季白天的城市热岛强度较弱。冬季热带海岛城市的热岛强度不太显著，白天稍高，夜晚较低。三亚市的热岛强度相对于内陆城市的平均热岛强度较弱，受到季风影响但波动性更大。
　　基于传统城市冠层模型，本文提出了一种更适用于热带海岛气候特征的改进模型--热带海岛城市冠层模型。针对热带海岛城市具有强烈太阳辐射、高湿度和常年季风的特点，改进模型建立了三维空间街谷的能量通量收支平衡格式，着重考虑了在街区尺度下多条城市街谷相互连接场景，并提出了街谷网络节点法，该方法可对区域内有不同朝向和拓扑连接结构的街谷网络进行快速准确的数值模拟。通过对比传统冠层模型和改进冠层模型，夏季场景与测量值的最大偏差由0.68℃缩小到0.21℃，冬季场景中从0.80℃缩小到0.50℃，证明改进模型的模拟结果与测量结果更加吻合。
　　基于影响城市热岛效应的主要因素的敏感性分析，从热带海岛的建筑规划布局、建筑单体优化设计、场地环境遮阳设计和城市景观绿化设计等四个方面提出了具体的规划设计方法。并以城市热岛强度最小化为目标，提出了一种集中绿地总量约束条件下的绿地规划布局最优化方法。本文提出采用“绿地降温指数”定量表征绿地降温强度，建立了绿地对周围气温影响的有效模型，这种新的优化方法不仅具有较高的计算精度，而且方便结合遗传算法进行全局寻优，大幅提高了城市绿地优化布局的效率。并以三亚市红树湾区域为案例，2500㎡城市绿地的最优化布局时夏季平均城市热岛强度指标可由0.34℃下降到0.31℃，降幅为8.8%，热岛强度的最大降幅出现在早上七点，可达0.48℃。当规划6250㎡城市绿地时，夏季平均城市热岛强度指标可下降到0.27℃，降幅达20.5%。