高密度建成区湖滨建筑空间形态对湖泊热缓释效应的影响情景模拟

城市湖泊对于缓解调节城市热岛效应具有重要意义,目前湖滨建筑空间形态对城市湖泊的降温潜力影响作用仍不明晰。以长沙市梅溪湖及周边区域为研究对象,采用实测与CFD (Computational Fluid Dynamics)数值模拟相结合的方式验证了湖泊的热缓释效应规律,重点探讨了建筑后退湖岸距离、环湖建筑围合程度、临湖建筑高度对高密度建成区湖泊热缓释效应的影响。结果表明:(1)研究所用CFD计算模型对再现高密度建成区湖泊缓释效应的强度和影响范围具有较强的拟合优度,可以有效地作为湖泊水体降温潜力的评价工具,梅溪湖对其下风向550 m范围内的热缓释作用显著。(2)优化湖滨建筑空间形态对于湖泊下风向区域的热缓释作用影响最为明显,最大降温幅度达1.86℃,对湖泊下风向的最大缓释距离可达622 m范围内。(3)不同湖滨建筑空间形态下的湖泊热缓释效能存在差异,其中降低建筑高度和缩小环湖建筑围合程度对湖泊热缓释的积极影响强于增大建筑后退湖岸距离。结论能够加深对城市湖泊水体热缓释效应的认识,有助于规划设计者从整体热环境感知的角度规划建设城市湖滨空间,使得城市湖泊水体的生态效益得到最大优化。     

城市湖泊湿地温湿效应——以武汉市为例

选择武汉城市三环内主城区14块湖泊湿地为研究对象,采用小尺度定量测定的方法,研究城市湖泊湿地与温湿效应间的关系。结果表明:(1)城市湿地温度值与面积指数、距离指数呈显著负相关,与景观形状指数呈显著正相关(P0.05);湿度值与面积指数、距离指数、环境类型指数呈显著正相关,与景观形状指数呈显著负相关(P0.05)。其中面积指数的贡献值最大。(2)14块湖泊湿地的降温增湿效应排序为湖泊11—14湖泊6—10湖泊1—5。当湖泊湿地面积为9.2—12.2 hm2时,其降温增湿效应明显;当湖泊湿地面积为308.4hm2左右时,降温效应显著且趋于稳定,湖泊湿地面积为67.6hm2左右时,增湿效应显著且趋于稳定(P0.05)。当湖泊湿地面积达到临界值之后,多斑块离散型(Dispersive)湖泊湿地布局对整个城市环境的降温增湿效应更为显著。     

北京典型城市湿地小气候效应时空变化特征

在北京市选择8个典型湿地为研究样本,对水平方向上温、湿度和负氧离子浓度的变化进行测定,研究湿地对城市温度、湿度和负氧离子浓度的影响。结果表明:湿地对城市局部环境具有明显的降温、增湿和增负氧离子浓度的作用,且距离水体越近小气候效应越强,其中温度与距离显著正相关(R2≥0.81,P0.01),而湿度和负氧离子浓度均与距离显著负相关(R2≥0.83,P0.01);与距离湿地5 km处观测值相比,湿地最高可以降温4.4℃,增湿12.8%,增加负氧离子浓度27.2%;湖泊湿地对局部环境的降温和增湿效果比河流湿地的降温增湿效应更加明显,两者分别相差大约1℃和5%左右;因此,从城市规划与建设的角度看,在增加湿地面积的同时,也要根据湿地用途相应地考虑不同的湿地类型,使湿地改善城市生态环境的效应得到充分发挥。     

城市三维景观格局特征与社会环境因子的交互影响：基于增强回归树

城市的垂向扩展加深了城市构成与格局的复杂性,传统的二维景观格局研究较难完整体现当前城市景观的生态结构与功能特性。本研究以上海市中心城区为研究区域,选取三维景观格局指数量化研究区域三维景观格局,并运用增强回归树机器学习算法综合分析社会、环境因子与城市景观格局的交互影响。结果表明:高建筑率、平均建筑高度和建筑高度标准偏差在上海市内环周边区域的数值较高,建筑数量、景观形状指数在外环周边的数值较高,建筑覆盖率、容积率和Shannon多样性指数在城市中心的数值较高,且浦西总体高于浦东。人口密度和归一化植被指数(NDVI)对三维景观格局的交互影响最显著,生产总值的影响程度最低。三维景观格局指数在一定范围内随社会因子中的人口密度增大而增大,随环境因子中的NDVI和水面率增大而减小。增强回归树可作为量化景观格局与社会环境因子之间交互影响关系的有效工具。研究结果有利于加深对上海市中心城区生态环境与人类福祉之间关系的理解,同时可为城市三维扩展规划提供科学依据。     

城市空气污染对周边区域空气质量的影响

京津冀地区是全球以PM_(2.5)为首要污染物的空气污染最严重的区域之一,并已严重制约区域发展。大区域尺度上(例全国尺度)开展城市与其周边区域的PM_(2.5)的研究通常直接比较二者的浓度差异,以定量地评估城市PM_(2.5)污染对周边区域的影响,但这种方法在小区域较难精细地刻画城市对周边区域的影响的方向性和距离性差异。利用京津冀地区13个城市2000年,2005年,2010年,2015年PM_(2.5)浓度和土地覆盖类型数据,以城市重心到城市边界的平均距离为基本距离,建立每个城市的一级(一倍基本距离)和二级(二倍基本距离)缓冲区,然后将缓冲区分成8个象限,以定量分析城市PM_(2.5)污染对周边区域影响的方向性和距离差异。结果发现:(1)2000—2015年,京津冀城市群各地级市与周边区域空气质量时空分布分为以下两种模式:第一种模式是城区浓度高,周边区域低;第二种模式是城区浓度低,周边区域高且浓度差异很小。(2)各地级市对周边区域影响程度和范围呈上升趋势,并且这种影响具体表现在距离性和方向性两方面:(1)大部分城市距离城区越远,受城市PM_(2.5)污染的潜在影响越大。(2)2000—2015年,除天津、廊坊、衡水和沧州,其余城市空气污染对周边影响的方向性特征差异显著。通过建立城市空气污染对周边区域定量化方法并在京津冀开展实证研究,拓展了城市空气污染对周边区域空气质量影响研究的方法体系,为定量地开展城市化的生态环境效应研究提供了方法和实证拓展。     

基于人工地物时空变化的自然保护区空间近邻效应评估:以沙坡头国家级自然保护区为例

已有研究表明,建立自然保护区会对其周边生态环境产生影响,即自然保护区的空间近邻效应。当前,一些自然保护区的周边区域生态环境发生了较大变化,尤其体现在人工地物的时空变化上。研究基于人工地物时空变化的自然保护区空间近邻效应,关系到自然保护区及其保护对象长久的生存和安全。为研究空间近邻效应的变化区间和作用距离,识别驱动因子,本文以宁夏沙坡头国家级自然保护区为例,对自然保护区周边20 km范围内的空间进行分割,结合1990–2015年遥感影像解译和人工地物提取,利用Mann-Kendall趋势分析法和驱动因子的相关性检验分析,提出了基于人工地物时空变化的空间近邻效应评估技术。结果表明:(1)随着时间的推移,研究区域内人工地物面积及景观格局不断扩大和扩张,人为活动影响在增强。(2)人工地物的空间近邻效应随时间的推移而增强,随距离尺度的增加而下降。(3)空间近邻效应的变化趋势在各区间内的显著性和驱动力因子为:第一区间(1–5km)的下降趋势偶见显著性,驱动力来自防护林;第二区间(6–10 km)的下降趋势具有显著性,驱动力来自城镇用地;第三区间(11–20 km)的下降趋势具有极显著性,驱动力来自农田。沙坡头国家级自然保护区建立以来,周边土地利用变化受人为作用影响明显,须引起关注。     

广州南沙与珠海淇澳红树林湿地的温湿度效应比较

于2017年期间,每日间隔1h自动监测1次,同步测定广州南沙湿地与珠海淇澳红树林林内、林外旷地的气温及大气相对湿度,比较研究不同地点红树林生境的生态效应。结果表明,两地红树林林内气温一直低于林外旷地,相对湿度则高于旷地。南沙红树林日降温最大值6.832℃,平均降温0.733℃,平均降温率3.092%;日增湿最大值23.416%,平均增湿5.528%,平均增湿率6.345%。淇澳红树林日降温最大值6.607℃,平均降温1.722℃,平均降温率7.011%;日增湿度最大值45.044%,平均增湿1.681%,平均增湿率1.942%。两地红树林林内气温年均值比较,南沙比淇澳高0.126℃,林外旷地气温年均值淇澳比南沙高0.862℃;红树林林内湿度年均值南沙比淇澳高4.427%,林外旷地湿度年均值南沙比淇澳高0.581%。总体上,两地红树林的降温、增湿效应均明显,其中淇澳红树林降温效应更明显,而南沙红树林增湿效应更明显。     

北京市冬季不同景观下垫面温湿度变化特征

城市热场空间分布和动态演变受城市下垫面特征影响较大,基于实验观测数据,对北京市冬季不同景观类型下垫面的温湿度变化规律、特征进行了分析与探讨.2007年12月至2008年2月,选取北京市5类景观区域的4种不同下垫面,进行温、湿度等气象因子进行10h同步观测,分析不同景观区域的下垫面温湿度变化特征.结果表明:(1)北京市不同景观区域的温度呈乡村＜水域＜绿地＜居住区＜商业区的变化趋势,湿度呈相反的趋势.(2)在白昼期间,以郊区作为对照,四种城市用地在14:00的温、湿度差异均达极显著水平.商业区与郊区的最大温、湿度差值分别为6.3℃和24.2%,居住区的最大温、湿度差值为5.9℃和25.9%.(3)5个观测点的4种下垫面的日间气温呈水体＜绿地＜建筑物空间＜道路的变化趋势,湿度呈相反的趋势;与道路、建筑物空间比较,绿地和水体空间白昼期间有明显的降温增湿效应.研究为减缓人类活动对城市气候的影响、减缓冬季热岛效应,为城市生态规划、环境治理及绿化建设提供基础依据.     

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％。     

夏季城市河流宽度对绿地温湿效益的影响

城市河流是城市生态系统中重要的组成部分,对城市生态环境的改善发挥着重要作用.利用小尺度定量测定的技术方法,分析了北京市三环至五环附近7条不同宽度城市河流对其旁侧绿地温湿效益的影响.结果表明： 城市河流宽度是影响绿地温湿效应的重要因素.当河流宽度为8 m时,绿地具有一定的增湿效应,但降温效果不明显;当河流宽度为14～33 m时,绿地降温、增湿效果明显;当河流宽度超过40 m时,绿地降温、增湿效果显著且趋于稳定.7条河流旁侧绿地与各自对照间的温、湿度差异均达到显著水平,且显著发挥温湿效益的河流宽度为44 m.河流旁侧绿地夏季温度（x）、湿度（y）关系的回归方程为y=173.191-3.247x,相对湿度每升高1.0%,温度降低约0.3 ℃.     

城市与区域生态关联研究进展

城市及其周边区域正在面临日益严峻的环境污染、生态恶化、资源短缺等问题。这些问题的出现,与长期以来城市发展过程中忽视城市与区域的生态关联密切相关。研究城市与区域的生态关联,对于解决城市与区域的生态环境问题、指导新型城镇化建设具有重要的理论意义与实践价值。主要从以下3个方面系统总结了城市与区域生态关联的研究进展:(1)城市发展对周边区域的生态环境影响,包括直接的胁迫和间接的影响;(2)区域对城市发展的生态支撑;(3)城市与周边区域社会、经济、生态关联的相互作用机制。指出了当前城市与区域生态关联研究中存在的问题和不足:1)城市对周边区域生态环境直接影响的研究较多,且多侧重城市对周边区域的负面影响,对其间接影响的研究较为缺乏;2)周边区域对城市发展生态支撑作用的研究相对缺乏、认识不够深入;3)对城市与周边区域生态关联作用机制的研究较为缺乏。未来的研究要将城市和区域作为统一整体,进一步完善城市与区域生态关联的理论框架,耦合社会经济的相互作用,定量解析城市与区域的生态关联,为城市与区域的可持续发展提供科学依据。     

城市可持续规划中的生态敏感区避让分析——以丽江市为例

为促进城市可持续发展,在科学合理规划城市空间格局的基础上,应突出强调保护原有特色生态环境要素,保育生态系统服务功能和原住民人居环境。作为世界文化遗产,丽江城市面貌在过去数十年发生了深刻变化,城市用地显著扩张,同时严峻的环境问题对城市可持续发展提出挑战。以丽江市为例,选取对其发展影响深远的水系元素、噪声环境因子和森林火灾3个关键生态敏感因子,提出通过分析这类生态敏感区在城市规划过程中的避让方法、程度,区划城市规划基本空间格局,以避免城市未来因生态环境问题突出而制约其发展的规划用地思路。结果表明,丽江城区周边湖泊水系、古城内部及周边原住民人口密集区都是保障城市可持续发展的生态保护重点地区,在城市用地规划中必须予以避让;该区域面积为147.2 km2,占研究区面积的11.1%。同时,明确给出了规划用地的具体空间控制范围和相应的避让原则。     

城市绿地空间结构对绿地生态场的影响

国内外对城市绿地生态效应的研究主要有以下3个特点：一是基于GIS技术,在中尺度上（一般以一个城市作为研究对象）开展城市绿地与城市气候的相关分析;二是以绿地斑块为单位,观测比较不同结构绿地内部的小气候效应;三是基于植物蒸腾理论,通过计算绿色生长量估测不同结构绿地内的小气候效应.对自然生态系统的研究结果表明,城市绿地作为一个开放的生物系统,必将通过系统交换对绿地周围的环境产生影响.绿地与非绿地空间的系统交换过程不仅仅与植物的叶面积指数有关,还要受到绿地斑块的大小、几何形状、植物类型、生长密度与高度及周边环境和气候条件等因素的影响.尽管植物生态场理论的研究侧重对植物群落中个体的空间作用,尤其是相邻植物竞争过程的分析,但其理论构架和计算方法有可能为城市绿地生态效应的研究开辟一条新的路径. 试验者在太原市区选择了6个不同空间结构的绿地样地.使用温湿度记录仪观测了绿地周边的温湿度变化,并利用植物生态场理论作了分析.提出用生态场强、场梯度和场幅作为城市绿地生态效应的主要评价指标.其中,场强用绿地内侧5m处的测试数据与对照的差值来表示.其含义为绿地对周边环境温度或湿度的干扰强度.场梯度是指相邻两个数据的差值.场幅即场影响范围. 结果表明,绿地面积、林分和生长量等绿地空间结构因子对绿地的生态场特征都不同程度地产生影响.在其他结构因子相近或相同的条件下,当绿地面积达到一定时,随着面积的进一步增加,绿地降温和增湿的幅度（场幅）有降低的趋势.与片林相比,草坪的增湿效果好于降温效果.分析结果显示,利用生态场理论能够更好地描述城市不同空间结构绿地的生态效应及其差异.     

哈尔滨城市森林遮荫和降温增湿效应差异及其影响因素

在哈尔滨市内选取4种不同林型(单位附属林、道路林、风景游憩林和生态公益林)共183块样地,通过实地测量样地内主要树种的测树因子和样地内外环境因子,定量研究了不同林型在遮荫、降温、增湿效应的差异及其与外界环境、树木生长特征之间的关系。结果表明:城市森林遮荫、增湿效应程度分别为77%~90%、3%~6%;水平降温约3℃、土壤降温1~2℃;而垂直降温多表现为冠层温度低于林内温度1℃以内;4种不同林型遮荫、降温、增湿效应差异显著,总效益综合得分显示风景游憩林比其他3种林分平均高19%;城市森林遮荫、降温、增湿等生态服务功能在高温、晴朗和低湿环境下更强;树高、枝下高、冠幅和胸径对树木遮荫、降温增湿效果有显著影响,且多表现为高大树木具有更明显的生态服务功能;不同城市森林类型具有明显的微气候调节相关生态服务功能差异,对于风景游憩林应继续维持其高生态服务功能,对于环境调节能力较低的森林类型应加强管理。     

石家庄市滨河湿地公园秋季增湿效应

滨河湿地公园拥有良好的生态环境和多样化的景观资源。作为城市绿地系统的重要组成部分,它在调节气候、美化环境、维护区域生态平衡等方面具有不可替代的作用。于2012年10月10—12日和2013年9月27—29日、10月2、3、6日晴朗无风(或风速小于0.2 m/s)的天气条件下,在石家庄市太平河滨河湿地公园,选择不同结构的下垫面——水泥路面(宽约14 m)、乔-草绿地(宽约58 m)、灌木林(宽约22 m),对距地面1.5 m高度内的大气湿度变化情况进行了系统监测,并选择了面积相近、无植被和水体等环境因素影响的裸地进行了比测,研究了不同植被类型在秋季白天各时段增湿效应的垂向和横向变化规律,分析了各类下垫面增湿效应的差异性。结果表明:1植被覆盖区的增湿效应随环境温度升高而增强,其相关系数可达0.8以上。白天以10:00—14:00气温较高时段增湿效应最明显,平均较8:00高4%左右,较18:00高8%左右;2植被的增湿效应在近地面处较强,而自0.2 m高度向上各监测高度段以公差为1%—2%的数列递减;3秋季白天,不同下垫面的增湿效应由强到弱依次为灌木林、乔-草林、河流、水泥路面,其中灌木林较乔-草林的增湿效应强约5%—7%;4同一绿地,当结构和郁闭度无明显变化时,其增湿效应在相同季节基本稳定;5虽然秋季绿地增湿效应与夏季相比明显减弱,但绿地增湿效应与环境温度的关系、增湿效应的垂向变化特征以及不同结构绿地的增湿效应差异等在不同季节仍具有一致的规律。滨河湿地公园不同结构类型区域的合理配置,可以更有效地改善大气环境。     

南宁市植物群落结构特征与局地小气候效应关系分析

着重探讨植物群落结构特征与生态小气候因子间的相关性。结果表明:(1)在林荫处,植物群落总冠幅盖度、总密度、群落重要值均与温度成极显著的负相关;植物群落群落重要值还与相对湿度达到显著正相关。(2)在林隙处,植物群落总平均株高与光照强度成显著正相关,与风速成极显著负相关。(3)植物群落结构特征与其小气候生态效应间的相关性是:总平均株高与遮光效应值达到极显著的正相关,与挡风效应值亦达到显著的正相关。另外,总冠幅盖度与降温效应值成极显著的正相关。同时,总密度与降温效应值亦成极显著的正相关。特别是群落重要值与降温、增湿、挡风、遮光等生态效应值都成显著甚至极显著的正相关。通过分析与探讨南宁市植物群落结构和小气候因子间的相关性机理,可为科学地进行城市绿化、生态城市建设提供理论依据。     

温度、湿度、光照对桔小实蝇飞行能力的影响

本文明确温度、相对湿度和光照强度等3个环境因子变化对桔小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)雌、雄成虫飞行能力的影响。在不同温度、相对湿度和光照强度下,通过室内静风吊飞测试桔小实蝇雌、雄成虫的飞行距离、时间及速度。结果表明,适宜桔小实蝇飞行的温度范围是20℃-32℃,雌虫比雄虫更耐高温;最适宜飞行的空气相对湿度在60%-75%;桔小实蝇雌、雄成虫在有光照的条件下飞行,在500-2000 lux光照强度下飞行能力最强。分析表明,环境温度、空气相对湿度以及光照强度对桔小实蝇的飞行影响明显。低温或太高温对桔小实蝇飞行不利;较湿润的空气环境对桔小实蝇飞行有利,干燥或湿度过大均不利于桔小实蝇的飞行活动;光刺激是导致桔小实蝇飞行活动的基本条件,光照强度过弱或过强均不利于桔小实蝇飞行。     

环境因子对湖泊岛屿苔藓植物分布和物种组成的影响

苔藓植物对环境有很强的敏感性,且具有广泛的适应性和强大的繁殖能力,在生态环境监测和生态恢复上具有重要作用。通过野外样地调查方法,回归分析和典范对应分析(CCA)探索了环境因子对物种分布和组成的影响,偏CCA计算了各环境因子对物种组成的总效应和净效应。结果表明:苔藓植物种类及物种组成相似性随着岛屿面积和岛屿海拔高度的增大而极显著的增大,随岛屿形状指数和岛屿离陆地最近距离的增大而显著的减小;8个环境因子共解释了物种组成变异的35.6%,其中基质、坡度、草本盖度、坡向、乔灌层郁闭度、人为干扰、空气湿度和海拔对物种组成的净效应达到显著水平(P0.05),但其作用强度依次减小;美灰藓Eurohypnum leptothallum是最优势种,受环境因素小,它在其发生的77.7%取样样方中盖度达到19.2%。     

重庆南川区生态环境变化及其对城市不透水面的响应

城市建筑物的扩张使得不透水面挤占了大量的自然生态空间, 利用遥感技术对生态环境进行监测有助于快速掌握区域生态变化过程。以重庆市生态典型示范区南川为研究区, 利用2002、2011、2016年3期多时相Landsat影像, 通过耦合绿度、湿度、干度、热度四个因子, 计算各个时期的遥感生态指数(RSEI), 并采用归一化不透水面指数提取各个年份的不透水面信息, 借助景观格局指数揭示不透水面时空变化对区域生态的影响, 最后结合人类活动范围以及经济、政策等多角度对区域生态环境变化进行分析。结果表明: (1)研究期内南川区的RSEI均值由0.6791下降至0.5712, 再上升到0.6669, 生态环境总体有所恢复。构成RSEI的四个因子中, 对区域生态影响最大的是绿度指数, 其次为干度指数。(2)2002—2016年间研究区不透水面扩张主要以内部填充为主, 不透水面年增长率约为6.31%。(3)不透水面斑块面积较大、聚集度高、结合度强的区域RSEI值低, 生态等级为优的区域相较生态质量差的区域聚集度低12%左右。(4)生态环境与人类活动范围、生态政策具有一定的相关性, 与道路距离每增大100 m, RSEI值提高约0.0149; 积极的生态政策对区域生态环境具有促进作用。总的来说, 合理利用现有不透水面进行建设, 增加不透水面形态的复杂性和分散性, 保护已有植被, 注重经济增长与生态保护相协调是改善区域生态环境的关键。     

温度和湿度对麦长管蚜飞行能力的影响

利用计算机控制的微小昆虫飞行磨系统测定了温度、湿度对麦长管蚜Sitobion avenae飞行能力的影响。结果表明,适于飞行的温度为12～22℃,湿度为60%～80%。在温度8℃以下或25℃以上,其飞行能力明显降低。在温度18℃时,麦长管蚜的平均飞行时间、飞行距离最大分别为3.101 h、3.676 km。在相对湿度40%、60%和80%时,飞行时间分别为1.573 h、2.272 h和3.032 h,飞行距离与湿度的关系与飞行时间相似。飞行速度随温度的增高而加快,在相对湿度60%左右时,麦长管蚜的平均飞行速度较快。在20℃,相对湿度80%条件下,单个个体的最大飞行时间、最大飞行距离和最大飞行速度可达14.32 h、22.51 km和1.57 km/ h,表现出麦长管蚜具有较强的飞行能力。