城市公共綠地降溫增濕效益研究綜述

高玉福，榮立蘋(píng)

（延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002）

城市公共綠地降溫增濕效益研究綜述

高玉福，榮立蘋(píng)

（延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002）

國(guó)內(nèi)外對(duì)城市公共綠地的研究主要集中在城市綠地對(duì)熱島效應(yīng)的影響、調(diào)節(jié)局部環(huán)境的溫濕度以及影響范圍等方面，也有學(xué)者采用遙感、GIS等方法對(duì)不同城市或同一城市不同綠地溫濕效益進(jìn)行了大量系統(tǒng)的研究，或用定點(diǎn)觀測(cè)的方法從不同面積、形狀、植被類型、植物種類對(duì)綠地溫濕效益的影響提出了相應(yīng)的建議，如根據(jù)每個(gè)城市自身發(fā)展特點(diǎn)建設(shè)其適宜的綠地系統(tǒng)，增加對(duì)居住區(qū)、企事業(yè)單位附屬綠地的研究，天氣變化與綠地溫濕效益之間關(guān)系有待于進(jìn)一步的研究。

城市公共綠地；降溫；增濕；綜述

城市公共綠地是城市現(xiàn)代化建設(shè)中重要的組成部分，在美化環(huán)境、降低城市熱島效應(yīng)、改善城市人居環(huán)境質(zhì)量等方面其他用地?zé)o法替代，并且對(duì)推動(dòng)海綿城市建設(shè)、促進(jìn)城市森林建設(shè)有著重要意義。城市綠地具有降低溫度、增加空氣相對(duì)濕度、減少噪音、吸收CO2、釋放O2、滯塵、吸收有害氣體（SO2，CL2）等多種生態(tài)功能。城市綠地的形狀、類型、植被構(gòu)成、所處位置、植物種類等因素對(duì)其生態(tài)價(jià)值有著重要的影響。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)城市綠地溫濕效應(yīng)方面開(kāi)展了一系列的研究，并取得了一定的成果。從運(yùn)用遙感、GIS等方法大尺度分析到定點(diǎn)定位觀測(cè)等方式進(jìn)行小尺度研究，再到植被群落構(gòu)成、植物種類等微尺度觀測(cè)，從定性、半定量到定量研究逐步深入。但由于影響城市綠地溫濕效應(yīng)發(fā)揮的因素較多，總結(jié)國(guó)內(nèi)外城市綠地降溫增濕方面的研究，旨在為后續(xù)相關(guān)研究的順利開(kāi)展提供參考，形成較為完整的城市綠地溫濕效應(yīng)評(píng)價(jià)體系。

1 城市綠地降溫增濕效益研究的發(fā)展歷程

城市公共綠地建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的城市公共綠地建設(shè)水平普遍較高。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的城市化水平較高，城市公共綠地相關(guān)的研究工作開(kāi)展得相對(duì)較早。19世紀(jì)30年代初，美國(guó)學(xué)者最早提出城市溫度高于郊區(qū)[1]。100多a以后，日本學(xué)者通過(guò)對(duì)城市街道、林蔭大道、城市廣場(chǎng)等進(jìn)行晝夜溫度觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)有植物覆蓋的城市用地降溫效果顯著[2]。1971年Federer[3]研究發(fā)現(xiàn)城市綠地可有效改善周圍小環(huán)境的空氣溫度，從而降低城市熱島效應(yīng)的發(fā)生幾率。1985年，Bernatzky[4]研究發(fā)現(xiàn)，城區(qū)綠地可提高周圍環(huán)境空氣相對(duì)濕度約為8%。

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)模的迅速擴(kuò)大，原有植被破壞嚴(yán)重，熱島效應(yīng)、霧霾等城市病日益凸顯，部分學(xué)者對(duì)城市公共綠地的生態(tài)功能予以關(guān)注，尤其是城市公共綠地的溫濕效益，對(duì)改善城市人居環(huán)境質(zhì)量，提高居民生活舒適度水平等方面效果明顯[5-6]。相關(guān)學(xué)者也陸續(xù)加入其中，從大尺度上（城市綠地系統(tǒng)、區(qū)域綠地系統(tǒng)等）、小尺度上（城市道路綠化、公園、廣場(chǎng)等）、微尺度上（綠化植物群落、植物種類等）以及城市公共綠地降溫增濕機(jī)理和規(guī)律等方面展開(kāi)了大量的研究工作。

2 從大尺度上對(duì)城市公共綠地降溫增濕效益研究

隨著GIS、遙感等技術(shù)的不斷成熟，在城市綠地系統(tǒng)的降溫增濕效益研究方面應(yīng)用較為普遍。Imhoff等[7]使用遙感技術(shù)對(duì)38個(gè)城區(qū)展開(kāi)研究發(fā)現(xiàn)，夏季綠地的平均降溫幅度為4.3℃，其中植被類型為闊葉林或針闊混交林的綠地降溫幅度高達(dá)8℃左右。Choi等[8]、應(yīng)天玉等[9]用遙感和GIS的方法研究發(fā)現(xiàn)，隨著城市綠地覆蓋率的不斷增加，地表輻射溫度不斷降低，當(dāng)城市綠地面積不足5 hm2時(shí)，地表輻射溫度的變動(dòng)區(qū)間為15℃ ～ 30℃，此時(shí)的地表輻射溫度主要取決于城市綠地覆蓋率，而城市綠地面積的大小對(duì)其影響相對(duì)較小，城市綠地覆蓋率每增加10%，地表輻射溫度降低約2℃。當(dāng)城市綠地面積超過(guò)5 hm2時(shí)，城市綠地改善地表輻射溫度的效果顯著增強(qiáng)，此時(shí)綠地面積與綠地覆蓋率共同決定地表輻射溫度。Odindi等[10]研究發(fā)現(xiàn)，城區(qū)綠地在夏季7月份的降溫能力明顯高于冬季1月份，植被覆蓋率對(duì)綠地降溫能力的發(fā)揮有一定的影響；綠地的降溫影響范圍在夜間更為突出，7月份該公園的夜間降溫能力約為200 m，10月份降溫影響范圍約為300 m，是1 a中綠地降溫影響范圍最大的月份。Taha等[11]對(duì)加利福尼亞州的城市綠地白天和夜晚的降溫能力研究發(fā)現(xiàn)，白天綠地的降溫能力明顯高于夜晚，綠地白天的降溫幅度與夜晚的降溫幅度相比明顯高約3℃。Kawashima[12]、臧亭等[13]研究發(fā)現(xiàn)，城區(qū)植被覆蓋率較高的城市綠地降溫能力強(qiáng)于郊區(qū)相似的綠地，而城區(qū)植被覆蓋率較低的綠地降溫能力弱于郊區(qū)相似的綠地。程好好等[14]利用TM和Quickbird影像數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，不同類型的城市綠地地表溫度差異較大，自然綠地的地表溫度普遍低于各類人工綠地。隨著測(cè)試地聚集度指數(shù)不斷增長(zhǎng)，熱島效應(yīng)指數(shù)逐漸增加；而隨著碎裂化指數(shù)和均勻度不斷增長(zhǎng)，熱島強(qiáng)度指數(shù)呈下降趨勢(shì)。李延明等[15-16]采用遙感技術(shù)與實(shí)地測(cè)定相結(jié)合的研究方法，分析了1987年至2001年的北京市綠色空間及熱島效應(yīng)的演變特點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，原有自然植被遭到嚴(yán)重破壞，面積不斷縮小，而城市熱島效應(yīng)的影響范圍卻日益擴(kuò)大；在城市發(fā)展中綠地系統(tǒng)建設(shè)增加了城市綠色空間，對(duì)熱島效應(yīng)起到了明顯的緩解作用。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)盡可能的增加城市綠化用地、科學(xué)布局城市綠地系統(tǒng)、合理搭配園林植物，對(duì)改善城市居民的生活環(huán)境、降低熱島效應(yīng)有著重要意義[17]。

閆秀婧等[18]運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)甘肅天水麥積區(qū)綠地分布與溫濕效應(yīng)進(jìn)行了分析發(fā)現(xiàn)，綠地系統(tǒng)的植被構(gòu)成、覆蓋率、周邊溫度對(duì)綠地降溫增濕能力的發(fā)揮影響較大。Sevgi等[19]對(duì)土耳其埃爾祖魯姆市內(nèi)綠地和城郊綠地展開(kāi)近一年的研究發(fā)現(xiàn)，城中綠地內(nèi)部空氣相對(duì)濕度比裸露地面高3%以上，而與郊區(qū)綠地相比，城中綠地空氣相對(duì)濕度則低3%左右。相比而言，城郊綠地增濕效果明顯優(yōu)于城中綠地；植物樹(shù)冠表面的空氣相對(duì)濕度最大，明顯優(yōu)于其他高度空氣相對(duì)濕度。Koh等[20]研究發(fā)現(xiàn)綠地增濕效果受風(fēng)向和風(fēng)速的影響較大，此外，有鳥(niǎo)類生活的城市綠地內(nèi)部空氣相對(duì)濕度明顯高于綠地外部，約為5%，絕對(duì)濕度高約為0.2 ～ 1.5 g·cm-2。

3 從小尺度上對(duì)城市公共綠地降溫增濕效益研究

曹立顏等[21]利用遙感數(shù)據(jù)對(duì)近百個(gè)公園展開(kāi)研究發(fā)現(xiàn)，公園面積的大小對(duì)降溫效果影響明顯，并且綠地的形狀影響著綠地降溫能力的發(fā)揮[22]。Jaganmohan等[23]對(duì)德國(guó)62個(gè)公園和城市森林研究發(fā)現(xiàn)，在形態(tài)結(jié)構(gòu)相似的情況下，城市森林的降溫增濕效益明顯優(yōu)于公園[24]。Jauregui[25]研究表明，墨西哥的Chapultepec公園在春季可降低環(huán)境溫度高達(dá)4℃，而在夏季對(duì)環(huán)境溫度的改善作用只有1℃，兩個(gè)季節(jié)該公園對(duì)周圍環(huán)境的平均降溫幅度約為2.5℃。Ca等[26]研究發(fā)現(xiàn)，公園草地在中午時(shí)刻的溫度比周邊1 m處低約2℃，比商業(yè)街地面低約15℃。日本研究者入江彰昭等[27]研究河流兩側(cè)綠地發(fā)現(xiàn)，200 m寬的水邊綠帶，對(duì)城市熱島效應(yīng)有明顯的阻斷效果；水邊100 m寬的綠地，可以使其周圍的溫度降低5℃ ～ 7℃，對(duì)其200 m范圍內(nèi)起到降溫作用。

黃良美等[28]對(duì)南寧市4種不同下墊面綠地類型的增濕能力進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，綠地增濕能力強(qiáng)弱為：林蔭＞林隙＞林緣＞近旁草地。吳菲等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在夏季一天中的高溫時(shí)段（12：00－14：00），與無(wú)林廣場(chǎng)和草坪相比，林下廣場(chǎng)的空氣相對(duì)濕度最高；傍晚（18：00－20：00）草坪的空氣相對(duì)濕度最高。全天任意時(shí)段，林下廣場(chǎng)和無(wú)林廣場(chǎng)的空氣相對(duì)濕度差異均達(dá)到了極顯著水平。馬秀梅等[30]研究發(fā)現(xiàn)，與草坪和廣場(chǎng)相比，城市林蔭道隨著輻射強(qiáng)度的增強(qiáng)，空氣相對(duì)濕度最大；在晴好無(wú)風(fēng)的天氣下，林蔭道與草坪的空氣相對(duì)濕度表現(xiàn)為：當(dāng)輻射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)時(shí)，林蔭道＞草坪，當(dāng)輻射強(qiáng)度逐漸減弱時(shí)，林蔭道＜草坪。朱春陽(yáng)等[31]對(duì)北京城市綠地研究發(fā)現(xiàn)，城市帶狀綠地寬度為6 m時(shí)具有一定的增濕能力，隨著綠地寬度的不斷增加，綠地增濕能力不斷增強(qiáng)，當(dāng)綠地寬度大于40 m時(shí)增濕效果逐漸趨于穩(wěn)定。肖捷穎等[32]對(duì)石家莊公園降溫增濕效應(yīng)研究表明，公園面積、水體比例和不透水面比例對(duì)公園降溫增濕范圍、幅度的影響效果顯著，且公園面積為32 hm2時(shí)降溫增濕效果最佳。

4 從微尺度上對(duì)城市公共綠地降溫增濕效益研究

藺銀鼎等[33-34]對(duì)喬木林、灌木林、草坪研究發(fā)現(xiàn)，與綠地面積對(duì)其周圍環(huán)境溫度的影響能力相比，綠地垂直結(jié)構(gòu)類型對(duì)其影響更為明顯。午后（14：00－15：30）三種綠地的降溫能力均達(dá)到最大值，綠地對(duì)周圍環(huán)境的溫度影響隨距離的增加而減弱。喬木林的降溫能力在垂直和水平方向均最強(qiáng)，灌木林次之，草坪最弱。武小鋼等[35]對(duì)太原市內(nèi)不同結(jié)構(gòu)類型的城市綠地研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論在水平方向還是垂直方向上，隨著綠量的增加，綠地降溫能力不斷增強(qiáng)；葉面積指數(shù)越高，降溫能力也越強(qiáng)。趙深[36]等研究發(fā)現(xiàn)綠地郁閉度越高，緩解城市熱島效應(yīng)的能力越強(qiáng)；綠地植物群落生長(zhǎng)勢(shì)越好，降溫能力越明顯。劉嬌妹等[37]研究發(fā)現(xiàn)，夏季一天中最熱時(shí)段（12：00－14：00），城市綠地覆蓋率超過(guò)60%時(shí)，降溫效果較為顯著，且綠地溫度與覆蓋率呈負(fù)相關(guān)，喬-灌-草搭配種植的城市綠地降溫幅度明顯優(yōu)于其他綠地類型。Wong[38]對(duì)山毛櫸木林展開(kāi)研究，發(fā)現(xiàn)該綠地可有效降低環(huán)境溫度3℃ ～ 3.5℃。

王予芊等[39]、高吉喜等[40]基于北京市不同綠地群落夏季降溫增濕效果的實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，北京城市綠地夏季日均降溫幅度0.2 ～ 2.0℃，日均增濕幅度0.20% ～ 8.26%；不同群落結(jié)構(gòu)綠地降溫效果上，喬灌草型＞喬草或喬木型＞灌草型＞草地型；在綠地增濕效果上，喬木型＞喬灌草＞喬草型＞灌草型＞草地型。高玉福等[41-42]研究發(fā)現(xiàn)，14：00－16：00闊葉純林、針葉純林和針闊混交林的增濕能力均為最小值；各時(shí)段針闊混交林綠地增濕能力最強(qiáng)，明顯優(yōu)于純林?；旖涣志G地與其他綠地類型的降溫差異均到達(dá)顯著水平；在寬度相同、郁閉度相似的條件下，城市帶狀綠地內(nèi)部含河流的增濕效益最為顯著，明顯優(yōu)于內(nèi)部含相同寬度道路的帶狀綠地。祝寧等[43]、卿平勇[44]研究發(fā)現(xiàn)，喬-灌-草復(fù)合結(jié)構(gòu)綠地的增濕能力強(qiáng)于其他結(jié)構(gòu)類型綠地，喬-灌-草型綠地與灌-草型綠地對(duì)綠地周邊環(huán)境的增濕能力影響效果相近。鄭芷青等[45]對(duì)廣州市城市綠地類型的增濕能力研究發(fā)現(xiàn)，夏季林地周邊環(huán)境空氣相對(duì)濕度高于草地，草地高于裸露地表。秦仲等[46]對(duì)5種植物群落的溫濕度在24 h中變化研究發(fā)現(xiàn)，5種植物群落都具有明顯的降溫增濕作用，且均呈現(xiàn)出“單峰型”的變化規(guī)律，日均降溫3.0℃ ～ 4.3℃；日均增濕10.2% ～ 12.8%。

5 城市公共綠地降溫增濕機(jī)理和規(guī)律研究

賈劉強(qiáng)等[47]、王娟等[48]、藺銀鼎等[49]研究發(fā)現(xiàn)，城市綠地形狀指數(shù)、面積、周長(zhǎng)等因素對(duì)其降溫增濕能力有直接影響，隨著上述因素?cái)?shù)值的不斷增加，綠地的降溫增濕能力不斷增強(qiáng)。在其他因素相同或相近的情況下，城市綠地的降溫增濕能力與綠地面積呈正相關(guān)，當(dāng)綠地面積超過(guò)1.5 hm2時(shí)，其對(duì)周圍環(huán)境的降溫增濕能力增速有所降低。城市公共綠地內(nèi)部溫濕效應(yīng)不僅受綠量影響，而且綠地的通透性、邊緣性對(duì)其降溫增濕能力的發(fā)揮影響較大。朱春陽(yáng)等[50]研究發(fā)現(xiàn)，喬灌草組合的綠地結(jié)構(gòu)綠量較大，其降溫增濕效果顯著；喬草綠地由于其分枝點(diǎn)高，且無(wú)下層灌木遮擋，通透性較強(qiáng)，在空氣對(duì)流、微風(fēng)影響下其降溫效果更好。植物通過(guò)蒸騰作用釋放大量水分，降低空氣溫度。郁閉度較大樣地的綠量較大，具有較強(qiáng)的蒸騰作用，對(duì)綠地周圍環(huán)境的降溫效應(yīng)顯著。

Cosh等[51]利用遙感技術(shù)研究表明，綠地周邊的環(huán)境溫度變化幅度明顯小于裸露地面。Huang等[52]對(duì)不同地表的城市用地相對(duì)空氣濕度研究發(fā)現(xiàn)，與裸露地面相比，綠地表面的空氣相對(duì)濕度相對(duì)較高。Shashua-Bar等[53]研究發(fā)現(xiàn)，城市綠地降溫影響范圍與該綠地所占面積基本相同。紀(jì)鵬[54]研究表明，當(dāng)河流寬度達(dá)到40 m時(shí)，對(duì)周圍的降溫增濕能力趨于穩(wěn)定，且河流旁側(cè)綠地的相對(duì)濕度每升高1.0%，溫度約降低0.3℃。朱春陽(yáng)等[50]研究發(fā)現(xiàn)，城市綠地的郁閉度為10%時(shí)具有一定的增濕能力，綠地郁閉度越高，增濕能力越強(qiáng)；當(dāng)郁閉度超過(guò)70%時(shí)，綠地增濕效果逐漸趨于穩(wěn)定。Alexandri等[55]對(duì)高溫干燥天氣和低溫潮濕天氣下的城市綠地降溫能力展開(kāi)研究發(fā)現(xiàn)，高溫干燥天氣下的城市綠地降溫能力好于低溫潮濕天氣。

6 結(jié)論與展望

國(guó)內(nèi)外研究城市公共綠地溫濕效益，主要集中在城市綠地對(duì)熱島效應(yīng)的影響、調(diào)節(jié)局部環(huán)境的溫濕度以及影響范圍等方面。不僅在運(yùn)用遙感、GIS等方法在大尺度上對(duì)不同城市或同一城市的不同區(qū)域公共綠地溫濕效益進(jìn)行研究，在小尺度上對(duì)公園、居住區(qū)、廣場(chǎng)等城市公共綠地在不同季節(jié)、不同日期、不同時(shí)刻等方面進(jìn)行有益的探討，再到微尺度上對(duì)植物群落構(gòu)成、植物種類、植被覆蓋率等方面進(jìn)行了研究，但由于城市綠地溫濕效應(yīng)影響因素較多，有待于進(jìn)一步深入研究，形成較為完成的城市綠地評(píng)價(jià)體系。

（1）大尺度上李延明等[15-16]運(yùn)用遙感技術(shù)等方法分析了1987年至2001年北京城市綠色空間及熱島效應(yīng)的演變特點(diǎn)，并得出適宜北京地區(qū)特點(diǎn)的城市綠地系統(tǒng)建設(shè)模式。但我國(guó)幅員遼闊，東西、南北跨度大，不同地區(qū)的綠地系統(tǒng)建設(shè)存在較大差異，根據(jù)城市自身發(fā)展特點(diǎn)，建設(shè)適宜當(dāng)?shù)氐木G地系統(tǒng)模式有待進(jìn)一步探討。

（2）目前，小尺度上對(duì)城市公共綠化降溫增濕能力的研究主要集中在公園、廣場(chǎng)、道路等綠地形式，缺乏對(duì)居住區(qū)、企事業(yè)單位等附屬綠地的相關(guān)研究。

（3）微尺度上，韓煥金等[56]、廖容等[57]分別對(duì)哈爾濱、成都主要城市綠化樹(shù)種降溫增濕效應(yīng)研究顯示，不同類型的植物，其降溫增濕效應(yīng)有所不同。但城市綠化植物種類多樣，且不同地區(qū)的城市綠化植物中種類差異較大，常綠或落葉、針葉或闊葉等植物形態(tài)特征都直接影響綠地降溫增濕能力的發(fā)揮。

（4）綠地降溫增濕規(guī)律方面，Alexandri[55]等研究認(rèn)為低溫潮濕天氣時(shí)綠地降溫增濕效果并不顯著，這說(shuō)明天氣情況影響城市公共綠地的降溫增濕作用的發(fā)揮。因此，天氣變化與綠地溫濕效益之間的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

目前，“熱島效應(yīng)頻發(fā)”、“霧霾持續(xù)不散”等嚴(yán)重危害人們生活質(zhì)量屢見(jiàn)報(bào)端，尤其是在人口較為密集的大城市問(wèn)題更為突出，引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。從城市森林建設(shè)到海綿城市建設(shè)理念的提出，可見(jiàn)人們對(duì)理想生活環(huán)境的渴望。城市公共綠地的生態(tài)功能突出、效果顯著，對(duì)改善人居環(huán)境質(zhì)量等方面意義重大。

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Reviews on Researches of Cooling and Humidifying of Urban Green Space

GAO Yu-fu，RONG Li-ping
（College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China）

Researches of urban green spaces have been focused on response of urban green space on heat island effect, on temperature and humidity in the surrounding and are. Many studies have done on cooling and humidifying of different types green spaces in the same city or in different cities by remote sensing and GIS. In addition, determinations were made on temperature and humidity changes of green spaces with different area, size, vegetation types and plant species. Suggestions were offered such as construction of appropriate green spaces based on its properties, more researches on green spaces at residential districts and enterprises, as well as on relation between cooling and humidifying with weather variation.

urban green space; lowing temperature; increasing humidity; reviews

S731.2

：A

：1001-3776（2017）03-0072-07

10.3969/j.issn.1001-3776.2017.03.014

2016-12-22 ；

2017-03-30

延大科合字（2015）第17號(hào)課題；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31300584)共同資助

高玉福，講師，碩士，從事園林景觀規(guī)劃及綠地生態(tài)效益研究；E-mail：gaoyufu2013@163.com。