基于气温实地调查的城市绿地降温效应研究现状与未来展望

随着城市化进程的不断推进,城市热岛效应日益明显.城市绿地作为城市结构中的自然生产力主体,在缓解城市热岛效应方面发挥着极其重要的作用.然而,面对快速城市化进程和不断变化的环境,如何实现城市绿地的合理配置与前瞻性布局,从而实现其整体降温效应的最大化,进而改善城市环境与微气候,依然是一个亟待解决的难题.这迫切需要多尺度的城市绿地降温效应研究.本文对基于气温实地观测来探讨城市绿地降温效应的相关研究进行了系统梳理与总结,从城市绿地的面积与形状特征、植被结构特征、影响降温效应的外部因素3个方面深入探讨了影响绿地降温效应的主要因素,并从城市绿地降温的时间变化特征和距离衰减效应两方面总结了绿地降温效应的时空特征.在此基础上,指出了目前城市绿地降温效应研究存在的主要问题和未来研究展望.     

城市绿地生态评价研究进展

城市绿地的科学评价为绿地的规划和管理提供了参考,对人们正确认识和改造绿地建设起着重要的作用,为城市绿地生态功能的发挥提供了重要的依据和保障。以绿地结构的评价为基础,总结了城市绿地生态功能、服务评价、健康评价的方法和研究进展;提出了城市绿地生态风险评价的基本方法并概括了城市绿地可持续评价的研究方向。结果显示:当前城市绿地的生态评价在范围上逐渐从微观尺度发展到宏观尺度,日益强调绿地的生态服务功能,重点关注于绿地的碳储量与降温增湿功能与效益评价以及价值化研究;城市绿地的健康评价和可持续性评价均尚处于初级的探索阶段。指出了城市绿地生态评价的关键在于评价结果在管理和规划中的应用,在评价内容上必须关注各部分的结合,在评价方法上应该借助基础研究的长期监测、评价的量化以及多学科交叉的渗透。     

试论宏观生态系统科学研究的多学科维度基本问题及其方法体系

人类社会对解决区域及全球重大资源环境问题的迫切需求,快速地推进了自然科学与人文科学的多学科交叉融合,推动了宏观生态系统科学(MES)的兴起及科学理论创新,以及大陆和全球尺度的科学研究方法与技术体系发展。本研究以服务大陆及全球尺度的生态系统状态变化及其资源环境效应研究的多学科知识体系及方法论体系的融合发展为应用目标,系统论述了大陆尺度宏观生态系统科学研究的多学科维度基本问题、逻辑关系及前沿性领域,讨论了构建大陆及全球尺度宏观生态系统科学研究方法学体系的理念和内容,并提出了开展大陆尺度的联网观测-联网实验-数值模拟-知识融合技术系统的设想,期望为中国及全球生态系统观测试验研究网络的理论设计提供参考。     

基于微气候适应性设计的京西南窖乡水峪村山水格局研究

以沟谷型的水峪村山水格局为研究对象,对其微气候环境进行基础调查研究和数值模拟分析,研究风、湿、热等微气候要素与村落山水格局间的耦合关系和相互作用机制。安装移动气象站进行24h数据采集并在3个季节对风速、风向、相对湿度、空气温度及太阳辐射等小气候要素进行实测,结合数值模拟进行舒适度分析。总结山水空间布局、形态、坡度、坡向、海拔等山水格局特征类型,并将进一步研究其与微气候因子之间的量化关系与规律。     

基于多源新数据的城市绿地多尺度评价：针对中国主要城市的探索

城市绿地的科学评价为绿地规划及管理提供数据支撑，对建设可持续发展的健康城市有着重要的作用。本文提出在新数据环境下对城市绿地建立形态、品质、活力及服务水平等方面的评估指标体系，并且在“大模型”的理论基础上，对中国287个地级及以上城市中心城范围内的绿地进行多尺度的评估，同时选取遵义进行城市绿地品质和活力的案例研究。研究解决了城市绿地空间数据的提取、城市中心城范围的界定等关键问题，使城市绿地的评估更具客观性、统一性和可比性。结果表明：在绿地斑块尺度，中国城市绿地整体紧凑度较高，且多数绿地分布在市中心附近。在城市尺度，中国城市平均绿地服务水平为57.45%，其中副省级城市绿地服务水平普遍较高，地级市最低。本文分析得出中国区域城市绿地格局的不足与问题，以期为未来城市绿地的建设提供参考。     

基于ENVI-met的城市公园绿地热舒适度改善策略研究

以保定市龙潭公园为研究对象, 在现场实测和ENVI-met软件数值模拟的基础上, 立足于城市公园绿地内部空间热舒适度研究, 深入探讨城市公园绿地空间布局和构成要素对城市热环境的调节作用, 尝试总结并提出城市公园绿地热舒适度的改善策略, 以期为类似尺度公园绿地的规划设计与优化改造提供一定的参考和依据。结果表明: (1)软件模拟结果与实测结果的校验表明, 该模型能够较好的反映出模拟区域的微气候变化情况, 运用该软件有助于对后续获得优化方案以及策略的可信性进行评估和判断。(2)运用数值模拟得到的直观数据, 总结城市公园绿地景观要素(植物、铺装、地形、水体)等与小气候要素的量化关系, 同时建立不同改善预案下的微气候模拟分析研究, 对比分析城市公园绿地热舒适度改善效果, 最终得到城市公园绿地热舒适度改善策略。     

城市蓝绿基础设施降温效应研究综述

蓝绿基础设施对于调节城市气候、应对未来气候变化和增强城市韧性极为重要。采用文献分析法系统梳理城市蓝绿基础设施降温效应研究特点，结合气候区特征从景观、类型和群落斑块尺度上分析蓝绿基础设施降温效应及其关键影响因素，并尝试运用Meta分析统计城市蓝绿基础设施降温效应的定量指标，最终面向规划设计实践需求提出未来城市蓝绿基础设施降温效应研究的三大挑战：（1）衔接城市和街区尺度上蓝绿基础设施降温效应研究，筛选关键的蓝绿基础设施热缓解参数，指导城市绿地系统规划定量指标的设定；（2）整合水平与垂直的多维度蓝绿基础设施降温效应研究，结合街区特征确定降温阈值，以指导控制性详细规划中的蓝绿基础设施布局；（3）探究影响不同单体植物降温效率的核心要素，筛选最优降温植物群落配置，指导场地尺度上植物降温的种植设计。     

绿地与居民超重肥胖之间关系的Meta分析

已有研究表明,绿地与周边人群超重和肥胖风险存在潜在关联,然而其具体效应有待测定。采用Meta分析(meta-analysis)方法对69篇绿地与居民超重肥胖关系的研究结果进行统计分析,并探究了不同研究设计、绿地指标、样本年龄和不同尺度地理分析单元等亚组的研究结果差异,发现：(1)总体上,绿地与居民超重或肥胖风险、身体质量指数(body mass index, BMI)和腰围呈负相关关系,但不同研究设计类型(横截面研究和队列研究)之间的研究结果具有较大差异。(2)对于不同的绿地指标,其与居民超重肥胖的关系也存在一定差异。(3)相较于儿童和青少年,绿地与成年人超重肥胖的关联性更显著。(4)两者之间的关系具有明显的尺度效应。Meta分析结果显示,绿地与居民超重肥胖关系在各亚组中存在混杂,意味着它们的关系可能更加复杂,这对未来研究起到一定启示作用：应增加纵向研究以更深入探讨两者之间的因果关系和作用机理;构建完善的绿地测度指标体系,考虑多尺度地理分析单元的影响差异;同时,不应忽视来自样本多方面混杂因素的影响,从而使未来相关领域研究得出更明晰的结论,为城市绿地系统规划及相关政策制定提供科学依据。     

城市绿地与居民健康福祉相关性研究进展——基于生态系统服务供需匹配视角

城市绿地耦合了生态系统服务与人类福祉,兼顾公平与效率的城市绿地空间格局,是提升人居环境和改善民生的重要途径。在厘清相关概念内涵的基础上,基于Citespace软件对城市绿地生态系统服务与健康福祉及其相近概念进行关键词共现图谱与聚类分析,可以发现：研究集聚性强、各集群下研究领域重叠度高,研究尺度逐渐精细化,城市绿地与建成环境、休闲性体力活动与健康空间分异成为近几年研究热点。从供给侧：城市绿地绿地生态系统服务类型以及其估与测度方法,需求侧：居民健康福祉需求测度方法及时空表达,供需匹配：城市绿地生态系统服务供需匹配方法与空间公平,提升与调控：城市绿地时空结构优化与高效服务4个方面系统地综述了绿地生态系统服务与居民健康相关性研究,并指出目前城市绿地生态系统服务供需研究在研究内容、研究逻辑、研究方法及研究结果等方面还需进一步深化与提升。未来研究应重点关注城市绿地生态系统服务空间特征关系与居民健康需求层级的供需匹配程度,通过耦合新数据环境下精细化、规范性居民健康时空行为空间研究,总结供需平衡状态下多维度城市绿地高效服务的空间形态、功能结构与要素组织,并将其应用到城市绿地空间格局研究与绿地系统规划实践中,拓展人居环境优化提质的理论与方法。     

黄土高原生态水文过程研究进展

以黄土高原水文过程为主线,围绕水资源短缺、水量分布不均衡、水文过程的复杂性和非稳态等特性,梳理了黄土高原水文过程的主要现状及研究进展,包括水资源分布、水量平衡和水文循环等过程;融合生态水文尺度效应,从土壤、微生物、植物冠层、坡面、流域和景观等方面归纳和总结了黄土高原生态水文过程;针对该区生态水文过程的时空异质性,提出未来更需要通过多学科交叉与融合手段,加强宏观与微观过程的集成与联网研究;采用多尺度、多要素、多时空的综合观测与模拟手段,定量重要生态功能区水分承载力及生态阈值;从生态学和水文学方面揭示不同时空尺度下水分转移与分配特征;为解决黄土高原水资源的宏观调控与最优分配模式提供理论基础。     

基于CFD的城市绿地空间格局热环境效应分析

运用CFD数值模拟方法,结合RS技术,对城市中五类常见的绿地空间格局在垂直和水平方向上进行温度场和风速场数值模拟,以探讨绿地空间格局对城市热环境的影响程度及方式。在绿地的垂直结构上,灌木层对流场的影响要大于乔木层;而乔木层对绿地内部的降温作用更为明显。在绿地的水平布局形式中,在绿地率相当的情况下,楔状格局具有较好的热环境效应,即该格局在城市中的降温效果最为明显;放射状和条带状的次之,点状格局对周边环境的降温效果要弱些,但各"绿点"(即组成该格局的各块绿地)在小范围内降温效果比较明显,可以作为改善局部小气候的手段;环状格局热环境效应最弱。将CFD技术引入城市热环境研究,利用遥感技术对其进行参数修正,使热环境研究更加准确完整,具有经济高效方便等优点。     

斑块面积对城市绿地降温效应的影响研究进展

在气候变化和快速城市化的双重影响下,全球城市面临日益加剧的热岛效应。绿地能够有效改善城市热环境。城市土地资源紧缺,优化绿地布局,使有限面积的绿地发挥更大的降温效果具有重要的理论意义和实践价值。其中,如何设置绿地斑块大小则是优化绿地布局的首要考虑因素之一。从斑块和景观的尺度总结了现有绿地斑块大小对其降温效应影响的研究进展,结果表明：1）在斑块尺度,随着绿地斑块面积增加,绿地的降温效应相应增加,但增加的趋势为非线性变化,表现为温度随绿地斑块面积的增加先下降,后趋于平稳,表明可能存在降温效率（单位面积绿地降温能力）最强的斑块大小;2）在景观尺度,绿地斑块大小在空间上的配置对热环境的影响研究结果存在差异,尚无一致性定论。基于已有研究,本文指出了现有绿地斑块大小对其降温效应影响研究中的问题与不足：1）主要关注绿地斑块大小与温度的统计关系,缺乏对其具体影响过程和内在机制的深入探讨;2）更多关注地表温度,而对与人体舒适度和健康直接相关的其他热环境指标的研究较少;3）研究中缺少对城市中数量巨大,分布最广的小型绿地斑块的考量。未来的研究应加强从遮阴和蒸腾等降温过程深入解析绿地斑块大小对热环境影响的内在机理机制,从降温效率的角度,探讨是否存在最优的斑块大小,并进一步探讨绿地周围建筑环境对绿地斑块大小与其降温效应关系的影响,为优化城市绿地分布,改善城市热环境提供科学依据。     

植被结构对严寒地区城市居住区冬夏微气候的影响研究

城市绿地对于改善城市微气候、缓解城市热岛效应有重要作用,且不同的植物配置、绿地形态以及植被结构所产生的效果不同。以严寒地区典型城市哈尔滨为例,采用现场实测的方法,针对不同植被结构的居住区绿地进行冬夏两季微气候现场实测,对不同植被结构的微气候调节性能进行深入研究,比较分析不同植被结构影响下的空气温度、相对湿度和风速。结果表明：随着植被结构趋于复杂,植被对于冬季冷风的遮挡作用和夏季的降温增湿作用均随之增强。该研究为严寒地区城市居住区景观设计提供参考依据。     

紫金山森林公园降温效应影响因素

城市绿地是城市自然景观的重要组成部分,探讨不同影响因素对城市绿地降温效应的影响规律,有助于城市绿地的空间布局规划与管理,以便更好地缓解城市热环境。以南京紫金山森林公园为研究区,沿陵园路—中山陵方向选取了5个植被结构相似的林地作为观测点,并以水泥地面为参照点,利用HOBO小型气象观测站对温度、湿度和风速等因子进行定点同步观测,并分别采用LAI-2200植物冠层分析仪、鱼眼相机和GPS手持导航仪获取各观测点的叶面积指数、天空可见度和高程信息,然后采用统计分析和相关分析方法,分别对绿地降温效应的日变化规律及其影响因素进行了定量分析。结果表明:各站点的温度变化趋势基本一致;与参考点相比,5个观测点在白天均有明显降温效果,13:00—16:00降温效应最强,而晚上降温效果很弱,甚至出现轻微的保温效应;降温幅度随大气温度的升高而增大,随相对湿度和风速的增大而减小;绿地叶面积指数、天空可见度和高程等因子对绿地降温效应在不同时段会产生不同程度的影响:叶面积指数与天空可见度在9:00—19:00间对降温效应的影响作用较为明显,但由于高温的影响,午后(13:00—15:00)影响作用较弱;在夜间,高程是主要影响因子。研究结果可为城市公园绿地的合理布局与绿化建设提供依据和参考。     

高密度中心城区蓝绿空间冷岛效应及其影响因素——以北京五环路以内地区为例

蓝绿空间作为城市绿色基础设施的重要组成部分，对促进城市热环境健康、改善局地微气候具有重要作用。利用Landsat 8遥感影像、土地利用等数据，基于辐射传输方程算法、K均值聚类算法、相关性分析等方法，量化了典型的高密度中心城区--北京五环快速路以内地区的1199块1hm²以上的蓝绿空间冷岛效应的表征指标，并分析与蓝绿空间规模、形状复杂度、景观组成、环境组成、植被覆盖等要素的相关关系，还根据蓝绿空间的不同降温特性进行分类，探讨每类蓝绿空间在缓解高密度中心城区热岛效应中的独特作用、优势与机制。结果表明：（1）蓝绿空间的规模、形状复杂度、景观组成等景观要素与冷岛效应的关系显著，如总面积、绿地面积和水体面积与降温幅度、降温范围、降温服务呈显著正相关，与降温效率和降温速率呈显著负相关；周长与降温范围、降温服务呈显著正相关，与降温效率和速率呈显著负相关；周长面积比与降温幅度和降温服务呈显著负相关，与降温效率和蓝绿空间自身温度呈显著正相关，而形状指数则与降温范围和降温服务呈显著正相关。（2）蓝绿空间的环境要素与冷岛效应也存在相关关系。蓝绿空间之间会产生冷岛效应的协同与促进现象，蓝绿空间降温范围内的其他蓝绿空间的总面积与该蓝绿空间的降温幅度、降温范围、降温服务和辐射距离呈显著正相关，与蓝绿空间自身温度呈显著负相关。（3）蓝绿空间的总面积、水体面积、周长与降温幅度之间，周长面积比与降温效率之间存在阈值，为节约土地资源、保证降温效果，建议不应过多超过阈值。（4）基于蓝绿空间在降温幅度、效率、辐射距离等方面的差异，将蓝绿空间划分为4类。高密度中心城区蓝绿空间规划建设应充分评估区域降温需求，了解蓝绿空间降温现状，合理配置具有不同降温特性和优势的蓝绿空间，在土地和资金有限的情况下，充分发挥各类蓝绿空间的冷岛效应。本研究有助于政府和规划师摸清当前蓝绿空间冷岛效应的现状、问题和发展潜力，对理论和实践具有一定参考意义。     

深圳市居住区绿地植物冠层格局对微气候的影响

选取深圳市3个典型居住小区为研究对象,利用实地观测及景观格局分析方法,探讨居住区绿地植物冠层格局特征对微气候的影响.各小区内布设22～26个观测点,以测点周边20 m×20 m范围为一个样区,将样区划分为有植物冠层遮盖和无植物冠层遮盖两种斑块类型,计算了斑块密度和景观聚集度两种格局指数,分析了样区内绿化植物冠层格局指数与温湿度之间的关系.结果表明:深圳市绿地冠层格局显著影响其温、湿度调控效应,温度调控能力主要来自绿地植物的遮荫作用,还与绿地的植物绿量有关;裸露地表聚集度的增加对绿地温湿度调控功能有显著的负面影响;居住小区绿地的温湿度调控能力主要来自乔木树种.     

城市绿地的生态环境效应研究进展

工业化的快速发展和城市化进程的加剧,使得城市生态环境的破坏和污染愈来愈严重,加速了城市的“生态环境危机”.城市绿地能够通过植被的光合作用、吸收作用、隔离阻挡作用、蒸腾以及蒸散作用改善城市的生态环境.目前研究主要集中在降温、增湿、固碳释氧、降噪、抗污染、生物多样性保护等6个方面.关于城区绿地对6种生态环境要素的改善程度、影响范围、机理问题以及不同植被种类生态环境效应的差异情况等,国内外学者都进行了大量详细的研究.基于传统实地观测数据进行城市绿地的生态环境效应研究是目前主要使用的研究方法,部分学者开始使用遥感技术手段研究城区绿地的降温增湿效应.在总结和分析前人研究成果的基础上,从研究内容的不同着手,主要总结并系统评估了目前关于城市绿地6种生态环境效应的研究,为今后相关研究提供参考.     

绿量的城市热环境效应研究现状与展望

绿量对城市热环境的调控功能已成为目前研究热点。本文从绿量的概念与发展、绿量与城市热环境的调查方法、绿量与城市热环境的关联性以及其在城市规划方面的启示4方面进行论述,总结国内外研究进展,提出了未来该领域的4个发展方向,包括三维绿量调查方法的改善、城市热环境的监测与预测、城市绿量三维空间格局指标体系的构建以及关联绿量与城市热环境研究的三维空间格局分析方法的创建。本文为研究绿量调控城市热环境提供了一种三维空间分析的视角,以期更深入地探索城市绿量的三维空间格局、平衡城市热环境的适宜性和多方面生态效益,为城市绿色空间规划与设计提供科学依据,也为人类适应气候变化并科学调控城市热环境提供理论支持。     

街道峡谷绿化带设置对空气流场及污染分布的影响模拟研究

合理设置道路绿化带能够改变街道空气流场进而改善空气质量。利用风洞试验结合数值模型的方法测试了树冠形状和绿化带位置对街道峡谷的风场影响。在数值模型中,采用针对植物模型不同高度赋予不同叶面积密度(leaf area density,LAD)值的新方法近似模拟不同树冠形状的植物,通过输入污染源数据,得到风场及污染物浓度数据结果;与风洞试验结果进行对比,验证了其有效性;进而,利用数值模型分析了不同绿化带设置下街道峡谷内行人的污染暴露特征,结果表明绿化带位置及树冠形状影响街道峡谷中的涡流结构,形成复杂的细小湍流,从而影响街道峡谷中的风环境和污染物分布。阔叶树冠和位于街道峡谷中央的绿化带位置有利于降低行人污染暴露风险。未来研究中,通过增加风洞试验布点、考虑热力作用及气象因子的影响,或许可以提供更加详细的改善街道峡谷微环境的绿化带布局,为城市大气环境管理和绿地系统建设提供科学依据。