張瀟瀟， 周　媛

(西南民族大學， 四川成都 610000)

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城市公園不同下墊面類型對微氣候的影響

張瀟瀟， 周媛

(西南民族大學， 四川成都 610000)

【摘要】文章從對小尺度公園微氣候研究的角度出發(fā)，分析不同下墊面類型對微氣候的影響。從溫度、濕度、風速3個方面對公園水域、硬質鋪地、喬灌草、喬草、草坪5種下墊面進行測量分析，并設置公園外城市環(huán)境下的參照點，分析比較不同下墊面類型對微氣候的影響以及相互之間差異。研究表明喬灌草、水域以及硬質鋪地對微氣候營造有很大的影響。該研究對于城市綠地規(guī)劃設計時下墊面的選擇和合理的配置，以營造舒適的綠地環(huán)境具有重要的意義。

【關鍵詞】城市微氣候；公園綠地；空氣溫度；相對濕度；風速

微氣候是指小空間范圍內，與周邊的大環(huán)境氣候有差異的現(xiàn)象。影響城市微氣候的因子數(shù)量很多，包括溫度、濕度、降雨、光照、風等。早在1833年，英國化學家LakeHowardzai首次發(fā)現(xiàn)了城區(qū)氣溫比其周邊郊區(qū)氣溫高的現(xiàn)象，這是人類第一次觀測到這一氣候現(xiàn)象[1]。對于不同的影響因子，國內外已有不少學者進行了相關的研究。Shashua2Bar等[2]指出，在城市規(guī)劃設計時，應考慮植被對城市氣候的影響。DokyuYun[3]綜合評價了城市植被和樹木的遮陰效應對城市熱力環(huán)境惡化有重要影響。Zhou等(2011)調查城市下墊面組成和空間配置對城市表面溫度的影響時發(fā)現(xiàn)，林地覆蓋率是降低城市熱島效應最有效的下墊面因子[4]。晏海從樹木群落、下墊面類型等綜合的分析了公園綠地的小氣候環(huán)境以及對周邊環(huán)境的影響[5]。在這些研究的基礎上，本文考慮溫度、濕度、風速的因素，探究水域、硬質鋪地、喬灌草、喬草、草坪5種下墊面組成的微氣候差異，從而探索適宜的下墊面組成結構以營造良好的城市微氣候環(huán)境。

1研究方法

1.1實地測量

研究區(qū)域位于四川省成都市人民公園，該公園位于成都市區(qū)中心，占地112 639m2(約169畝)，是市區(qū)中心規(guī)模最大，成都市第一個破墻透綠的開放式風景園林歷史公園。本研究監(jiān)測在2015年8月進行，采用文獻研究、實地測量相結合的方法，選取成都市人民公園的不同下墊面區(qū)域作為觀測區(qū)域，在同一天的不同時刻進行測量，反映出不同下墊面類型對微氣候的影響。同時設置參照點(siteA、siteB、siteC、siteD)，測定公園內部不同下墊面對微氣候影響的差異。用光溫濕度記錄儀和便攜式風速儀測定溫度、濕度、風速等，并分別測量取算數(shù)平均值。對該公園4個樣地進行同步觀測，測試時間從10：00～18:00，每2h觀測一次，測量高度距地面0.5m、1.0m、1.5m。每個樣方所選下墊面類型分別為：樣方1，水域、硬質鋪地、喬灌草、喬草；樣方2，水域、硬質鋪地、喬灌草、喬草；樣方3，水域、喬灌草、喬草、草坪；樣方4，水域、、硬質鋪地、喬灌草、喬草。觀測過程中，在每個樣地不同下墊面分別進行空氣溫度、相對濕度以及風速的測量(圖1)。

圖1　每個樣方下墊面的選擇(圖片來源于 Google earth)

1.2數(shù)據處理

根據實測數(shù)據，比較不同下墊面溫濕度的特點，繪制溫濕度變化折線圖，分析不同下墊面區(qū)域溫濕度變化趨勢，在分析過程中，對數(shù)據進行以下處理：

(1)分析四種下墊面溫濕度日變化特征時，以4個樣方得算數(shù)平均值進行對比；

(2)降溫強度：對照點氣溫減去不同樣方各下墊面的氣溫；

(3)增濕強度：各樣方不同下墊面的空氣濕度減去對照點的空氣濕度；

(4)分析不同樣方的溫度差異時，將水域、硬質鋪地、喬灌草、喬草以及草坪區(qū)域的溫度和濕度進行平均后作為該樣方的濕度和溫度值。

2結果與分析

2.1不同高度的城市下墊面微氣候特征分析

圖2顯示的是一天之中不同下墊面類型在離地面不同高度的溫度變化特征。數(shù)據測量時選取了3個高度，0.5m、1.0m、1.5m，在這3個高度下分別測量各個下墊面的溫度，從10：00～18：00，每個2個小時測量一次，以每個時刻的數(shù)據的算術平均值作為測量結果進行數(shù)據統(tǒng)計分析?？梢园l(fā)現(xiàn)，水域、硬質鋪地、喬灌草區(qū)域的溫度基本沒有變化，喬草及草坪區(qū)1.0m處的溫度相對最高，1.5m處的溫度最低。草坪區(qū)溫差最大，最大的相差1.5℃左右?？傮w上看，草坪和硬質鋪地的溫度相對最高。

圖2　不同下墊面類型在不同高度處的溫度變化特征

圖3顯示的是一天之中不同下墊面類型在離地面不同高度的濕度變化特征。數(shù)據測量時選取了3個高度，0.5m、1.0m、1.5m，在這3個高度下分別測量各個下墊面的濕度，從10：00～18：00，每個2個小時測量一次，以每個時刻的數(shù)據的算術平均值作為測量結果進行數(shù)據統(tǒng)計分析?？梢园l(fā)現(xiàn)，水域區(qū)的相對濕度最大，硬質鋪地的相對濕度最低，喬灌草>喬草>草坪。不同高度對比，0.5m處的濕度一般最大，1.5m處的最低，而硬質鋪地區(qū)的情況比較特殊，1.0m處的濕度達到66.9 %,1.5m處則低至63.2 %?？傮w上看，水域、喬灌草處濕度相對最大。

圖3　不同下墊面類型在不同高度處的濕度變化特征

圖4顯示的是不同下墊面在不同高度下的風速日變化特征。將4個樣方的每種下墊面的風速測量數(shù)據取算術平均值得到上圖。從總體上看，硬質鋪地區(qū)域的風速最大，可達0.32m/s，喬灌草的風速相對來說最低，約0.16m/s。從測量高度上看，1.5m處的各個下墊面風速都最大，0.5m處的5種下墊面類型風速相差不大。

2.2不同下墊面空間類型對微氣候的影響

2.2.1空氣溫度

圖5顯示了水域、硬質鋪地、喬灌草、喬草和草坪5種下墊面類型的空氣溫度的日變化特征。5種下墊面的氣溫都呈先增后減趨勢，在14:00氣溫都達到最高值，此時不同下墊面類型的氣溫差異也最為明顯，硬質鋪地的平均空氣溫度最高，為(33.95±1.592)℃，其次為草坪和喬草(33.092±0.525)℃，水域和喬灌草區(qū)得溫度相對較低，分別為(32.696±0.421)℃、(21.133±0.7)℃?？偟膩碚f，5種下墊面得氣溫呈硬質鋪地>草坪>喬草>水域>喬灌草的變化趨勢?？梢娤挛绺邷貢r，與其他幾種下墊面類型相比喬灌草區(qū)域具有明顯的降溫效果。14:00過后，幾種下墊面類型的空氣溫度差異變得不明顯，此時硬質鋪地得空氣溫度依然最高。

圖5　不同下墊面類型的溫度日變化特征

圖6顯示，相對比與參考點點的溫度，可以發(fā)現(xiàn)14:00的時候，每種下墊面類型的降溫強度不同，其中喬灌草的降溫效果最好，起到“冷島”效應，然后是水域，硬質鋪地的溫度甚至比參照點都要高一些，草坪也基本起不到降溫的效果。

圖6　每個樣方不同下墊面類型的降溫強度

2.2.2空氣濕度

圖7統(tǒng)計的是不同下墊面類型的相對濕度的日變化特征，5種下墊面類型相對濕度的變化特征不是很明顯，總體上呈先降低后升高的趨勢。早晚時刻濕度達到最大值，午后14點時濕度值最低，此時，水域的相對濕度最高(69.54±5.38) %，接著是喬灌草區(qū)域(66.59±3.98) %，硬質鋪地和草坪相對較低。

圖7　不同下墊面類型的相對濕度的日變化特征

2.2.3風速

圖8顯示的是不同下墊面類型的風速日變化特征。數(shù)據統(tǒng)計取0.5m、1.0m、1.5m3個高度風速的算術平均值?？梢钥闯隹傮w趨勢呈波狀上下浮動，規(guī)律性不是很明顯，但從整體分析，硬質鋪地區(qū)域的風速總體最大，喬灌草區(qū)域的風速最小，14：00時的風速相差不大，在0.2～0.25m/s之間?？梢钥闯鰳淞值慕Y構，植物的郁閉度、結構疏密度、頂界面的遮蔽程度，對會對風速產生影響，風速的變動能直接影響溫度的變化，從而出現(xiàn)不同的微氣候。

圖8　不同下墊面類型的風速日變化特征

2.3區(qū)域局部微氣候特征分析

圖9顯示的是14:00時4個樣方和參照點的溫度、濕度和風速的平局分布格局。圖9(a)是14：00時樣方和參照點的溫度情況?？梢钥闯?個樣方溫度均低于城市環(huán)境的空氣溫度，這表明公園有一定的降溫效果，降溫強度為0.33～3.07℃。圖9(b)是樣方和參照點的濕度情況。可以發(fā)現(xiàn)樣方2的濕度最大，增濕強度達2.47 %，樣方一次之，為1.63 %，樣方3中不透水硬質鋪地的比率大，因此濕度最低?？梢缘贸觯瑓^(qū)域相對濕度對林地和路面的覆蓋率敏感度最大，也就是說喬灌草和硬質鋪地的組成比率對局部的相對濕度影響最大。圖9(c)是風速的情況。4個參照點的風速約為0.198m/s，四個樣方與其相差不是很明顯，大概為0.001～0.023m/s之間，但整體上還是比城市環(huán)境的風速大。其中樣方4被層次比較豐富，郁閉度高，透風性小，因此風速最小。樣方1和3的硬質鋪地比率較大，透風性好，風速相對較大。風速影響空氣的流通，因此影響到公園的局部微氣候。

3討論

根據以上分析，可以發(fā)現(xiàn)不同的下墊面類型的溫度、濕度和風速都有明顯的差異，影響到局部的微氣候環(huán)境。尤其14：00時溫濕度的差異最明顯，此時，空氣溫度呈硬質鋪地>草坪>喬草>水體>喬灌草的變化趨勢，其中喬灌草、水體增濕效果最好，具有較強的降溫效果，可以形成公園“冷島”，而硬質鋪地和草坪直接接受太陽輻射，不斷吸收熱量，溫度最高，有時甚至比城市環(huán)境中的參照點的溫度還高，從而在布局形成公園“熱島”。空氣濕度大約在58 %～71 %之間浮動，其中水體、喬灌草的濕度最大，增濕效果最好。風速會

(a)溫度　　　　　　　　　　　　(b)濕度　　　　　　　　　　　　(c)風速圖9　14：00時樣方和參照點的溫度、濕度、風速

加劇空氣的流動，影響到局部微氣候。在實際測量中也可以明顯的感受到植被覆蓋率越高，郁閉度越低的地方風速越大，微氣候環(huán)境越適宜。因此，在城市綠地進行規(guī)劃設計時，不僅要考慮到不同下墊面類型的類型的選擇，還應該進行不同下墊面類型的合理的組合配置，以充分發(fā)揮不同下墊面的增濕降溫效應，創(chuàng)造出良好的公園微氣候，提供最佳的人體舒適度。

參考文獻

[1]HOWARDL.ClimateofLondonDeducedMetrologicalObservations(Vol.1)[M].3rdedition.London:HarveyandDortonPress,1833:348.

[2]Shashua2BarL.MEHoffman.Vegetationasaclimaticcomponentinthedesignofanurbanstreet,anempiricalmodelforpredictingthecoolingeffectofurbangreenareaswithtrees[J].EnergyandBuilding,2001,31(3):221-235.

[3]DonkyuYun.Evaluationofvegetationofurbanareabynumericalsimulationofheatbalance[J].JournalofArchitecture,PlanningandEnviromentalEnginnering(TransactionsofAIJ). 1999,6(520):69-75.

[4]ZhouW,HuangG,CadenassoML.Doesspatialconfigurationmatter?Understandingtheeffectsoflandcoverpatternonlandsurfacetemperatureinurbanlandscpes[J].LandscapeandUrbanPlanning,2011,102(1):54-63.

[5]晏海.城市公園綠地小氣候環(huán)境效應及其影響因子研究[D].北京: 北京林業(yè)大學，2014.

[基金項目]中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金項目(項目編號:2015NZYQN03)

[作者簡介]張瀟瀟(1992～)，女，在讀本科。

[通訊作者]周媛(1984～)，女，博士，講師。

【中圖分類號】X16

【文獻標志碼】A

[定稿日期]2016-03-10