城市居住区绿地斑块的降温效应及影响因素分析

在夏季的高温季节对上海市 21个居住区的130个绿地斑块的环境温度和相对湿度进行了测定,比较研究了不同绿地斑块的降温效果及其影响因素.结果表明,城市绿地斑块对周围环境具有明显的降温增湿作用,能明显改善人体的舒适度,绿地中心温度降低2.6 ℃、相对湿度增加8.3%、人体舒适度增加0.8.环境温度和相对湿度对绿地斑块的降温幅度有显著影响且环境温度的影响大于相对湿度;降温幅度与环境温度呈显著正相关(R＝0.416)、与相对湿度呈显著负相关(R＝0.460);随环境温度升高、相对湿度降低,绿地中心的降温幅度最大.在影响绿地斑块降温幅度的主要结构指标中,大乔木盖度的影响力最强,其次为小乔木盖度和灌木盖度,并随盖度增加,绿地尤其是绿地中心的降温效果越来越明显.绿地类型、遮阳程度及配置不同的树种对绿地斑块的降温幅度也有显著影响;大乔木绿地的降温幅度最大(2.8 ℃),其次为小乔木绿地(2.0 ℃),乔灌相间和灌草结合的绿地平均降温幅度分别仅为1.4 ℃和1.2 ℃;以雪松[Cedrus deodara (Roxb.) G.Don]和香樟[Cinnamomum camphora (L.) Presl]为优势树种的绿地斑块降温效果最明显,草坪的降温效果最差.从降温角度考虑,居住区的绿化应多采用以乔木为主、灌草为辅的绿地结构类型,尽量避免使用单一的草地绿化类型.     

纯林、混交林型园林绿地的生态效益

试验选择元大都城垣遗址公园西段4块不同结构类型的绿地为研究对象,即草坪、刺槐纯林、油松纯林、刺槐．油松混交林,每一块试验地的面积在1000m^2左右,进行了连续8d的测试,通过试验观测与调查资料的分析,得出4块不同结构类型的园林绿地在水平方向和垂直方向上温度、湿度、风速的分布规律及差异。结果表明,在水平方向上,在3种天气条件下,油松纯林的水平日平均温度最低、相对湿度最高;在晴朗天气一天中的高温时段,草坪的温度最高,相对湿度最低,刺槐一油松混交林的相对湿度最高,温度最低。在水平方向上,经SPSS方差分析,4种绿地间的温、湿度差异均达到显著水平（α=0．05）。在垂直方向上,4种绿地的温度随着高度的升高逐渐升高,而相对湿度则随着高度的升高而逐渐降低;相对于其他绿地,混交林的温度和相对湿度变化比较复杂。刺槐-油松混交林的降温增湿效果最好,草坪的降温增湿效果最差。混交林型绿地降低风速的效果好于2种纯林。根据4种绿地在夏季的降温增湿效应提出混交林是园林绿地中生态效益较好的植物配置模式并提出了营造城市园林绿地植物景观的建议。     

郑州市绿地结构对气候调节因子的影响及启示

基于高精度遥感影像及夏秋季微气候数据, 应用相关分析、主成分分析、地理加权回归等方法研究了郑州市主城区绿地结构与微气候调节因子的相关关系空间分异特征。结果表明, 绿地斑块的分散程度、优势程度以及形状复杂程度在研究区大部分空间显著影响微气候调节功能。在研究区中, 西北、西南、中北、中南的绿地斑块的分散程度越小, 东北部优势绿地斑块的优势程度越大, 东北部、西部的绿地斑块的形状复杂程度越大, 则相应空间范围内夏季气温的降温效果越明显; 西北、南部绿地斑块的形状复杂程度越大, 东部优势绿地斑块的优势程度越小, 则相应空间范围内秋季空气比湿的增湿效果越明显; 西北、西南部绿地斑块的形状复杂程度越大, 南部、东部优势斑块的优势程度越小, 秋季风速的降速效果越明显, 反之, 则可以提高相应区域的风速。     

城市绿地和建筑格局影响热环境的模拟研究

景观类型和格局能够影响城市热环境,但是在不同小区域背景下,它们的贡献差异尚缺少定量研究。将实地监测与数值模拟技术相结合,对北京市典型景观的风速场与温度场进行模拟研究,分析天空开阔度、绿地面积与风速、地表温度之间的关系。在此基础上,探讨绿地形态与绿地温度及地表温度的关系,同时设计多种典型的城市绿地、建筑格局在计算机中进行模拟,揭示不同绿地、建筑景观配置下热环境的影响因素。结果表明：（1）天空开阔度和风速是影响城市小区域热环境的重要因素,天空开阔度与地表温度显著负相关,高风速会明显降低地表温度;（2）绿地面积和形态是影响区域地表温度与气温的重要因素,占比10%-50%的绿地降温强度为1.4-2.2℃,面积越大、形态越复杂,降温效应越明显,分散的绿地降温效应优于集中式绿地;（3）迎风向呈两端低中间高的建筑分布可显著改善热环境,较其它格局气温约低1.6℃。研究结果对于指导城市景观设计改善城市热环境具有一定的参考价值。     

上海市苏州河滨水带不同类型绿地和非绿地夏季小气候因子及人体热舒适度分析

对上海市苏州河西岸滨水带不同类型绿地(6个测点)和非绿地(4个测点)测点夏季空气温度、空气相对湿度、太阳辐射和风速4个主要小气候因子的差异进行了比较,并对各测点的人体热舒适度进行了主观和客观评价。结果表明:各测点的空气温度、空气相对湿度、太阳辐射和风速存在明显差异,平均值分别为34.1℃~37.9℃、38.2%~48.4%、138.5~506.7 W·m~(-2)和0.0~1.7 km·h~(-1)。人体热舒适度的主观评价结果表明受访者普遍认为各测点气温偏高、湿度大、太阳辐射一般、风速小,人体舒适度较差;客观评价结果表明各测点的预测平均投票(PMV)、生理等效温度(PET)和标准有效温度(SET*)分别为2.9~4.9、35.8℃~50.0℃和26.9℃~38.7℃。在绿地测点中,P3测点(非临水-灌草-半开敞空间)的空气温度平均值最低,P5测点(临水-乔灌草-半围合空间)的空气相对湿度平均值最低、但风速平均值最大,P2测点(临水-乔草-半开敞空间)的太阳辐射平均值及PMV、PET和SET*值均最低;在非绿地测点中,P10测点(临水-木制硬质铺装-开敞空间)的空气温度平均值、太阳辐射平均值及PMV、PET和SET*值均最低,P9测点(非临水-板石制硬质铺装-开敞空间)的空气相对湿度平均值最低,P4测点(临水-砖石制硬质铺装-开敞空间)的风速平均值最大。总体而言,与非绿地测点相比,绿地测点的空气温度、太阳辐射及PMV、PET和SET*值均较低,但风速较高。综上所述,受访者在绿地中的人体热舒适感觉优于非绿地,因此,建议在上海市苏州河滨水带规划设计中优先采用绿地形式,尤其是临水-乔草-半开敞空间和临水-乔灌草-半围合空间的绿地形式。     

扬州古运河风光带不同绿地类型的降温增湿效应分析

采用LI-6400型便携式光合仪测定了扬州古运河风光带不同绿地类型气温及空气相对湿度的日变化。在夏季7：30至16：30,乔-草型和灌-草型绿地的气温均随时间推移而上升,最高值出现在12：00,但各时段的气温均低于对照点（园路）。绿地内的空气相对湿度随时间推移呈梯度下降的趋势,但绿地内的空气相对湿度明显高于对照点。研究结果表明,与对照点相比,2种绿地类型均具有明显的降温增湿效应,且乔-草型绿地的降温增湿效应优于灌-草型绿地。此外,乔-草型绿地的垂柳（Salix babylonica L．）林中,距林地中心越远,林地的降温增湿效应越弱。     

城市绿地空间格局及其环境效应——以宜昌市中心城区为例

城市绿地在改善城市环境及维护城市生态系统平衡中起着极为重要的作用 ,而当绿地覆盖率小于 4 0 %时 ,绿地整体生态效益的发挥主要取决于绿地的内部结构和空间布局 ,但迄今为止缺乏绿地景观分布格局与环境效应关系的研究报道。本研究应用景观生态学原理 ,分析了湖北省宜昌市中心城区斑优格局、斑匀格局、廊道格局和对照格局等四种景观结构及其绿地分布格局 ,选取了气温、相对湿度、环境噪声和大气 SO2 、NOx、TSP含量等环境监测指标 ,观测了不同绿地景观格局下的环境效应 ,并对比分析了绿地分布格局指标与综合环境效应间的关系 ,以便提出城市绿地系统布局合理性指标 ,为城市绿地系统的景观结构优化提供依据。研究结果表明 ,斑优格局、斑匀格局、廊道格局和对照格局等四种不同景观在斑块总面积、建筑斑块面积和无绿化道路面积等景观总体格局上较均衡 ,但由于其绿化覆盖率及绿地景观分布格局差异较大 ,致使其环境效益也表现出明显的差异。其中 ,对照格局景观的绿地斑块总面积最小 ,绿地破碎化指数最高 ,绿化覆盖率仅为 1.0 0 % ,以建筑铺装斑块和无绿化道路廊道为主要景观构成。因此 ,对照格局景观的环境气温较高、空气相对湿度低、环境噪声较大、大气 TSP含量高 ,景观环境恶劣。斑优格局景观主要表现为绿     

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。     

南京市小气候日变化规律及其对人体舒适度的影响

于2005年7-9月,对南京市市中心繁华区、水体、郊区空旷地和森林绿地4个不同生境的日平均温度、湿度和风速等气象因子进行了24 h定点同步观测.结果表明:各点于翌日4:00出现气温最低值,13:00-14:00出现最高值,森林绿地日平均气温最低,市中心繁华区最高,市中心繁华区、水体于17:00气温突增,市中心繁华区和郊区空旷地气温日振幅较大;各观测点相对湿度最高值时段为0:00-翌日5:00,16:00-17:00为湿度最低时段,森林绿地日平均湿度最大,市中心繁华区最低;森林绿地、郊区空旷地的风速、风速变化幅度白天大于夜晚,风速11:00-12:00开始变小;南京市气候呈弱热岛效应,城郊日平均温差＜0.5℃;热岛对人体舒适度有负面影响,市中心繁华区、城市郊区空旷地白天人体舒适度始终低于森林绿地.     

闽南三市绿地景观格局与地表温度的空间关系

深入探索绿地景观格局对热环境的影响机制,对于改善城市生态环境具有重要意义。基于厦门、漳州、泉州三市的Landsat遥感数据,应用景观生态学与空间自相关理论,探讨了绿地景观与地表温度的空间分布特征,并用双变量空间自相关与空间自回归模型分析两者之间的空间关系。结果表明:闽南三市绿地与地表温度均具有显著的空间自相关性;内陆的高海拔地区,绿地分布密集,地表温度较低,而城区、乡镇及大片的耕地,绿地分布较少,地表温度较高;漳州、泉州绿地景观格局对地表温度的影响更显著,厦门最弱;绿地的景观类型比例、最大斑块指数、聚集度指数、平均斑块面积与地表温度呈负相关,斑块密度与地表温度呈正相关;边缘密度、平均形状指数与地表温度的关系存在不确定性;空间滞后模型与空间误差模型能更好地解释绿地景观格局与地表温度的空间关系。     

华北平原参考作物蒸散量时空变化及其影响因素分析

根据华北平原56个气象站1960—2012年逐日气象数据和Penman-Monteith模型计算了各站及区域整体参考作物蒸散量(ET0),利用样条插值法、气候倾向率、累积距平、敏感性系数等方法对华北平原ET0的时空变化及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)华北平原多年平均ET0为1071.37mm,空间上呈现高低值相间分布格局,高值中心分布在冀北、鲁中、豫西,而低值中心分布在冀东、鲁南、豫东及豫南等地;(2)近53年ET0呈减少趋势(-12.8mm/10a),山东半岛北部及冀北等地有缓慢增加趋势,其余地区以减少为主;(3)ET0对气温、平均风速、日照时数为正敏感,而对相对湿度为负敏感。平均气温与日照时数敏感系数呈现下降趋势,相对湿度与风速敏感系数表现出上升趋势。ET0对气温和风速敏感度高的区域同时对日照时数和相对湿度敏感度较低;(4)归因分析表明,华北平原ET0的主导因子是日照时数,平均风速次之,相对湿度、最高温度、最低温度对ET0变化影响较小,日照时数主导区域包括冀北、坝上地区、冀中、豫西、豫南、鲁中及鲁西北,平均风速的主导区域为冀南、河南黄河以北、豫中、鲁西北,温度主导区域零星分布于冀北、豫西、山东半岛等地,相对湿度的主导区域主要分布在鲁南、山东半岛。     

昼间气象条件对城市道路绿化带空气净化效果的影响——以太原市为例

道路绿化带可以净化空气,改善道路环境,道路中的小气候条件会改变道路污染物扩散方式和速度,进而会影响到绿化带对污染物净化效果。气象条件对道路绿地对大气污染物净化效果影响的研究将有助于了解道路绿地的净化途径,为改善城市道路环境提供依据。对太原市18个道路绿地气象因子和5种主要污染物浓度进行了观测。结果表明:夏季,太原市城市道路内各气象要素之间存在一定的相关性,气温和地温正相关显著,空气相对湿度与地温及气温呈显著和极显著负相关。大部分情况下,有绿地非机动车道污染物平均浓度低于无绿地非机动车道对照点平均浓度,即道路绿地起到了对道路污染物的净化作用。道路绿地对污染物的净化百分率与气象因子存在显著的回归关系,并可以建立达到统计显著水平的回归方程,但不同污染物受不同的主导气象因子影响。气象条件会影响道路绿地对道路污染物的净化效果,今后的城市建设和道路绿地规划中应更多地考虑气象条件对绿地净化效果的影响。     

高层住宅小区建筑形态对微气象影响研究

以北京逸成东苑小区为原型, 基于ENVI-met 构建塔式建筑群和板式建筑群模型, 对其在典型春季、夏季各一天1.50 m 处微气象特征进行模拟分析。结果表明, 除夏季风速外, 两季节塔式和板式建筑群模型其他各微气象要素时间序列模拟结果变化趋势基本相同, 两模型春季模拟结果差异较小, 而夏季模拟结果差异较大。春季, 塔式建筑群比板式建筑群平均温度高0.16 ℃, 平均相对湿度低0.89%, 平均风速高0.18 m·s^–1, 平均辐射温度高2.21 ℃。夏季, 塔式建筑群比板式建筑群平均温度低0.18 ℃, 平均相对湿度低16.35%, 平均风速低0.14 m·s^–1, 平均辐射温度高1.24 ℃。春季板式建筑群的室外热舒适度优于塔式建筑群, 而夏季塔式建筑群的室外热舒适度优于板式建筑群。该结果可为住区规划、提高居民热舒适度等提供参考。     

黑河流域潜在蒸散及其影响因素的不确定性分析

基于黑河流域及周边地区17个气象站1951—2014年逐日气象资料,依靠处理定性概念与定量描述不确定性转换的云模型对潜在蒸散量(ET_0)及其影响因子的不确定性进行研究,同时采用通径分析对ET_0的影响因子进行分析。结果表明:近60年黑河流域年均ET_0呈较小幅度增长趋势;ET_0在时间尺度上的熵值和超熵比空间尺度小,说明ET_0的时间变化较为连续,空间分布较为模糊、随机;气象因子的熵值和超熵变化范围较小,说明气象因子的空间分布较为均匀、稳定,熵值、超熵值的空间分布和均值的空间分布差异较大;ET_0空间分布总体表现为由南向北递增,与日照时数、风速和气温的空间分布规律相似,与相对湿度相反;ET_0的主要影响因素为相对湿度,其次为风速和气温;其中直接作用中风速相对湿度气温,间接作用中相对湿度气温风速,气温和相对湿度通过风速对ET_0的负向作用较为明显。     

鲁东沿海丘陵茶园防护林的小气候特征

近年来山东乳山茶业逐渐兴起, 但由于北方冬春季温度低和倒春寒频繁发生, 茶叶种植面积逐年减小。如何在低成本管理的基础上提高茶叶产量和品质, 成为乳山茶园管理的一大难题。以2007年春季采用水平梯田整地种植的茶园为试验区, 以梯田周围营造的4种网格(8 m × 80 m, 12 m × 80 m, 20 m × 80 m, 40 m × 80 m)茶园防护林为研究对象, 分别在2013年4月、8月和12月, 测定风速、空气温度、土壤温度、空气相对湿度及土壤相对湿度, 以纯茶园作为对照, 进行了小气候因子测定和分析。结果表明: (1) 4种防护林均能有效地降低茶园内风速, 调节气温、土壤温度和土壤相对湿度, 增加空气相对湿度, 为茶树生长提供适宜的生态环境; (2)由于区域水分通量和太阳辐射的季节变化, 4种防护林的小气候调节效应也表现出一定的季节性差异; (3)主成分分析结果表明, 4种茶园防护林中, 影响小气候因子的主要因素是气温和土壤温度, 其因子负荷量分别为-0.978和0.986, 但风速与气温呈极显著相关关系, 与土壤温度之间无显著线性关系, 因此, 风速也能间接地影响林内小气候; (4) 8 m × 80 m的防护林对小气候的总体调节效应优于其他3种防护林。     

城市带状绿地宽度与温湿效益的关系

带状绿地是城市绿地系统中的重要组成部分,其对城市绿地的建设和城市生态环境的改善起到其他绿地不可替代的作用。选择北京市西四环旁侧6块不同宽度带状绿地作为研究对象,利用小尺度定量测定的技术方法,分析城市带状绿地宽度与温湿效益的关系,为城市带状绿地建设提供科学依据。每天8:00-18:00,每2h分别对6块不同宽度带状绿地和对照处的温度、相对湿度进行同步测定,连续测定7d。结果显示:(1) 当城市绿地宽度为6m时,绿地内部具有一定的增湿效应,但降温效果不明显;当绿地宽度为16-27m时,绿地内部的降温增湿效果较明显;当绿地宽度为34m时,绿地内部的降温增湿效果明显;当绿地宽度超过40m时,绿地内部的降温增湿效果极其明显且趋于稳定。经SPSS方差分析,6块绿地与对照间的温、湿度差异均达到显著水平,通过Duncan’S两两比较(P=0.05),认为城市园林绿地可以明显发挥温湿效益的关键宽度为34m左右(绿化覆盖率约80％),此时绿地已经表现出较佳的温湿效益;可以显著发挥温湿效益的关键宽度为42m左右(绿化覆盖率约80％)。(2)绿地对旁侧人行道的增湿降温效应存在一定影响,但由于其受周边环境影响较大,规律不明显。 (3)根据3d内6块绿地平均温湿度值进行相关性分析,作出夏季带状绿地温、湿度关系的回归方程Y(相对湿度)=184.721-4.038x(温度),温度每升高1.0℃ ,相对湿度降低约4.0％。     

上海市郊沿海防护林防护效应的研究

为分析上海市郊沿海防护林的防护效应,于2009年夏季对人民塘水杉(Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng)基干林带前后不同观测点的风速、气温和空气相对湿度等气候因子进行了观测,并对该林带前后1 km处的防台风效应进行了比较;另外,以滨海森林公园的红叶椿(Ailanthus altissima 'Hongye' )林分为观测对象,比较分析了林带内不同垂直高度处的防风效应.结果表明,水杉基干林带具有明显的防风效果,林带内至林带后65 m范围内的风速较林带前均有不同程度的下降,以林带后25 m处的风速最低;在"莫拉克"台风登陆期间,水杉基干林带在较大尺度上具有明显的降低风速的作用;水杉基干林带在一定程度上能降低局部气温、提高空气相对湿度,以林带内的气温最低、空气相对湿度最高,从而达到改善林后小气候的作用.红叶椿林分内不同垂直高度处的防风效应有一定的差异,其中垂直高度2 m处的风速最大,而树冠处(垂直高度5 m)的风速最低.     

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.     

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。     

青藏高原高寒草原生态系统土壤碳氮比的分布特征

利用67个样点数据,研究了青藏高原高寒草原生态系统土壤碳氮比的分布特征。结果表明:(1)在水平方向上,土壤碳氮比呈现出西北高、东南低的总体态势和斑块状交错分布的格局,碳氮比的高值区主要集中在藏北高原腹地和喜马拉雅山北麓湖盆区,不同草地型和不同自然地带土壤碳氮比差异显著;(2)土壤剖面自上而下,不同草地型碳氮比可分为低-高-低型、由高到低型、由低到高型、高-低-高-低型和高-低-高型等5个类型。表土层(0—20 cm)与底土层(30—40 cm)土壤碳氮比差异显著;(3)土壤碳氮比与与最冷月均气温、年均蒸发量、年均相对湿度和土壤全氮含量呈极显著正相关关系,而与年均日照时数、年均气温、速效钾含量呈极显著负相关关系,这些环境因素对土壤碳氮比影响从大到小的顺序是年均相对湿度年均日照时数最冷月均气温年均气温年均蒸发量土壤全氮含量土壤速效钾含量。