基于氣候區(qū)劃的中國建成區(qū)綠地率區(qū)域差異研究

李彤杉

劉志強*

王俊帝

洪亙偉

城市綠地對改善人居及生態(tài)環(huán)境具有不可替代的作用，其主要受到自然與人為兩大因素影響，其中，氣候作為基礎性自然因素對城市綠地發(fā)展具顯著作用[1]。中國疆域廣闊，不同區(qū)域具明顯的降水與熱量差異，形成復雜多樣的氣候類型，進而在一定程度上造成我國城市建成區(qū)綠地率區(qū)域差異。當前，隨著城市綠地建設的不斷推進，急需探明不同氣候區(qū)間建成區(qū)綠地率差異狀況，為認知城市綠地建設水平區(qū)域差異提供理論支撐，也為國家及不同氣候類型城市制定綠地發(fā)展政策提供科學依據(jù)。

目前，“城市綠地建設水平區(qū)域差異”“綠地與氣候”的相關(guān)研究愈發(fā)成為熱點。1)在區(qū)域差異方面：區(qū)劃方式多樣，且其主要受自然、人為兩大因素作用已成為共識[2]。Martin D等、Nadja K等分別從國家、大洲探究綠地演變、差異特征等[3-4]；韓旭等、伍伯妍等分別從省、市探討城市綠化水平分布特征，并認為其受地形影響最大[5-6]；劉志強等以地區(qū)及其所屬省、市等研究建成區(qū)綠地率區(qū)域差異，并定性分析了氣候因素[7]。2)在綠地與氣候方面：學者圍繞兩者關(guān)系、適應性設計等多方面展開探討。Mahmoud AHA、Potchter O等對公園進行氣候舒適度分析[8-9]；金荷仙等對小氣候概念、評價指標及研究現(xiàn)狀展開綜述[10]；劉濱誼等、彭海峰等對校園小氣候進行探究[11-12]；高翅等基于氣候適應性理念探討濱水綠地設計[13]。

上述均是基于行政區(qū)劃或局地小氣候的考察，未就我國整體氣候背景定量分析其對城市綠地的作用。我國不同氣候區(qū)建成區(qū)綠地率有何區(qū)域差異？何為影響區(qū)域差異的首要氣候因子？不同氣候區(qū)城市又該如何進行綠地建設？針對以上問題，本文以1996—2015年為研究時段，綜合運用絕對差異與相對差異相結(jié)合的研究方法，對我國不同氣候區(qū)劃建成區(qū)綠地率差異進行測算分析，為在順應氣候規(guī)律下合理推進城市綠地建設提供理論依據(jù)。

1 研究單元、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究單元、數(shù)據(jù)來源

由于我國疆域遼闊、地形多樣及海陸位置特殊，形成了復雜多樣的氣候類型[14](圖1，表1、2)。本文主要從溫度帶、干濕區(qū)兩大區(qū)劃類型，探討不同氣候區(qū)劃下我國建成區(qū)①綠地率區(qū)域差異狀況。

本文以2015年底中國大陸656個建制市為研究單元，其中，地級市建成區(qū)面積不包括其轄屬的縣級市及縣城建成區(qū)面積，縣級市建成區(qū)面積不包括其轄屬的縣及鎮(zhèn)建成區(qū)面積。參照《中華人民共和國氣候圖集》等區(qū)劃方式，將各建制市對應至所屬的溫度帶(表3)、干濕區(qū)③(表3)。數(shù)據(jù)來源于《中國城市建設統(tǒng)計年鑒(報)》，提取建成區(qū)綠地率、建成區(qū)綠地面積、建成區(qū)面積3個指標，并對數(shù)據(jù)不全的城市進行處理④[15]。

1.2 研究方法

1.2.1 平均值、標準差

平均值、標準差分別反映組內(nèi)個體間的數(shù)據(jù)集中趨勢、離散程度，公式如下。

式中，AD、S分別表示某氣候區(qū)劃城市組建成區(qū)綠地率的算數(shù)平均值、標準差，Zj是第j個建制市的建成區(qū)綠地率，j代表某氣候區(qū)劃建制市，N為某氣候區(qū)劃研究單元的總個數(shù)。

1.2.2 變異系數(shù)、錫爾系數(shù)

變異系數(shù)用于對不同氣候區(qū)城市組內(nèi)部差異分析；錫爾系數(shù)是由Theil H等提出的[16]，現(xiàn)廣泛用于區(qū)域差異測算及分解，公式分別如下。

圖1 中國氣候區(qū)劃簡圖(根據(jù)參考文獻[14]繪制)

式中，CV、T分別表示某氣候區(qū)劃建成區(qū)綠地率的變異系數(shù)、錫爾系數(shù)，Nj是全國建制市數(shù)量，xj是第j城市建成區(qū)綠地面積，X為全國建成區(qū)綠地面積，yj是第j城市建成區(qū)面積，Y為全國建成區(qū)面積。

根據(jù)錫爾系數(shù)分解原理，將全國總體差異進行2次分解，分別分解為12個溫度帶間差異、溫度帶內(nèi)差異和4個干濕區(qū)間差異、干濕區(qū)內(nèi)差異，公式分別如下。

式中，TBE1表示溫度帶間“建制市間”差異，TWR1表示溫度帶內(nèi)“建制市間”差異，i=1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12分別代表12個溫度帶(公式5)；TBE2表示各干濕區(qū)間差異，TWR2表示各干濕區(qū)內(nèi)差異，i=1、2、3、4分別代表4個干濕區(qū)(公式6)，xi為第i帶(區(qū))建成區(qū)綠地面積，Ni為第i帶(區(qū))的建制市數(shù)，xij為第i帶(區(qū))第j建制市的建成區(qū)綠地面積，yi為第i帶(區(qū))建成區(qū)面積，yij為第i帶(區(qū))第j建制市的建成區(qū)面積。

表1 溫度帶劃分指標及其標準[14]

2 不同氣候區(qū)劃建成區(qū)綠地率演變分析⑤⑥

2.1 溫度帶間水平差異顯著，熱帶高于溫帶

由圖2可見，近20年來溫帶建成區(qū)綠地率較熱帶增幅顯著；但就發(fā)展水平而言，熱帶常穩(wěn)定高于溫帶，表明城市綠地顯著受溫度條件所制約。

2.2 干濕區(qū)間水平差距顯著，濕潤、半濕潤區(qū)水平高于干旱、半干旱區(qū)

由圖3可見，干旱區(qū)、半干旱區(qū)雖增幅顯著，但總體水平卻明顯低于濕潤、半濕潤區(qū)，反映出濕潤、半濕潤區(qū)具顯著水分優(yōu)勢，建成區(qū)綠地率水平較高(圖3)。

3 不同氣候區(qū)劃建成區(qū)綠地率差異分析

3.1 溫度帶建成區(qū)綠地率差異測算及分析⑦

3.1.1 不同溫度帶絕對差異差別顯著，熱帶差異度低于溫帶

由圖4可見，各帶S均呈波動下降態(tài)勢(高原溫帶除外)。從降幅看，熱帶較溫帶明顯下降，反映出熱帶建成區(qū)綠地率發(fā)展更為均衡。

3.1.2 不同溫度帶相對差異具明顯區(qū)別

由圖5可見，除高原溫帶CV呈上升外，其余各帶均呈下降態(tài)勢，但降幅差異顯著。中亞熱帶、北亞熱帶降幅最大，說明其內(nèi)溫度條件更均衡，利于區(qū)域差異縮小。

2)建成區(qū)綠地率總體差異(T)的溫度帶組間及組內(nèi)差異分解。

(1)溫度帶間差異呈長期存在態(tài)勢。

TBE1總體呈波動下降態(tài)勢，后期趨于平緩，表明各帶城市組間差異雖不斷減小，但仍長期存在的發(fā)展走勢(圖6)。

(2)溫度帶內(nèi)差異呈縮小態(tài)勢。

TWR1總體雖有所縮小，但具低值穩(wěn)定發(fā)展趨勢，表明各帶內(nèi)差異不斷縮小，同時也受限于自身溫度條件，區(qū)域差異將長期存在(圖7)。

圖2 1996—2015年我國溫度帶建成區(qū)綠地率平均數(shù)

圖3 1996—2015年我國干濕區(qū)建成區(qū)綠地率平均數(shù)

圖4 1996—2015年我國溫度帶建成區(qū)綠地率標準差

圖5 1996—2015年我國溫度帶建成區(qū)綠地率變異系數(shù)

圖6 1996—2015年我國溫度帶間建成區(qū)綠地率差異演變趨勢

圖7 1996—2015年我國溫度帶內(nèi)建成區(qū)綠地率差異演變趨勢

3.2 干濕區(qū)建成區(qū)綠地率差異測算及分析

3.2.1 不同干濕區(qū)絕對差異呈顯著區(qū)域差異，濕潤區(qū)、半濕潤區(qū)差異度低于半干旱、干旱區(qū)

校企合作是現(xiàn)代學徒制的基本要求，校企文化的融通性和契合性是是構(gòu)建校企利益共同體的有效路徑。企業(yè)文化是企業(yè)員工共同信仰和遵守的、具有主導作用的價值觀念以及行為范式、意識形態(tài)和物質(zhì)形態(tài)體系，包括精神文化、物質(zhì)文化和制度文化?？缙髽I(yè)培訓中心職業(yè)技能模塊課程是傳承企業(yè)文化和培養(yǎng)學徒職業(yè)能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，“師傅型”師資在制定培訓計劃和培訓項目時，應以企業(yè)工作系統(tǒng)為參照，著重將企業(yè)員工的操作規(guī)程、行為規(guī)范和職業(yè)素養(yǎng)等企業(yè)文化融入課程資源和教學過程中，日積月累、循序漸進地傳承企業(yè)文化，以培養(yǎng)學徒在正式企業(yè)工作中的質(zhì)量意識和紀律意識[4]。

由圖8可見，除干旱區(qū)S波動上升外，各區(qū)均呈下降態(tài)勢。濕潤、半濕潤區(qū)較半干旱區(qū)、干旱區(qū)差異度顯著較低、降幅更明顯，反映出濕潤區(qū)、半濕潤區(qū)建制市間建成區(qū)綠地率發(fā)展更均衡、協(xié)調(diào)。

3.2.2 不同干濕區(qū)相對差異呈顯著差距

1)濕潤、半濕潤區(qū)相對差異顯著低于半干旱、干旱區(qū)。

由圖9可見，各區(qū)CV均呈波動下降態(tài)勢，但差異顯著。干旱、半干旱區(qū)CV較濕潤、半濕潤區(qū)高。CV與S呈現(xiàn)相似規(guī)律，共同反映出濕潤、半濕潤區(qū)建成區(qū)綠地率更均衡。

2)建成區(qū)綠地率總體差異(T)的干濕區(qū)組間及組內(nèi)差異分解。

(1)溫度帶間差異大于干濕區(qū)間，干濕區(qū)間差異長期存在。

TBE2總體水平低于TBE1，同時，TBE2長期存在，表明溫度是影響我國建成區(qū)綠地率區(qū)域差異的主導因素，而干濕亦具重要地位(圖10)。

(2)干濕區(qū)內(nèi)差異呈縮小趨勢。

TWR2呈較快下降態(tài)勢，表明干濕區(qū)組內(nèi)差異總體呈縮小趨勢。同一干濕區(qū)具有相似的水分條件，有利于其內(nèi)部差異度不斷縮小(圖11)。

4 結(jié)論與對策

4.1 結(jié)論

1)從發(fā)展水平上看，不同氣候區(qū)具長期且顯著差異。溫帶增速較快但總體低于熱帶；干旱、半干旱區(qū)歷年均低于濕潤及半濕潤區(qū)。綜合而觀，熱帶濕潤區(qū)、熱帶半濕潤區(qū)是高水平的氣候優(yōu)勢區(qū)位。

2)從差異上看，各氣候區(qū)呈明顯差別。溫度帶呈降低趨勢(高原溫帶除外)，其中，熱帶均衡度顯著高于溫帶；干濕區(qū)呈下降態(tài)勢(干旱區(qū)除外)，其中，濕潤、半濕潤區(qū)明顯較干旱、半干旱區(qū)均衡度更高。

3)從差異分解上看，溫度帶間建成區(qū)綠地率不平衡對我國建成區(qū)綠地率總體差異的影響度大于干濕區(qū)間，表明溫度是影響我國建成區(qū)綠地率區(qū)域差異的主導因素，而干濕因素在其基礎上進一步加劇了區(qū)域間的不平衡發(fā)展。

4.2 對策

氣候與建成區(qū)綠地率間存在顯著規(guī)律：1)熱帶與濕潤、半濕潤區(qū)建成區(qū)綠地率較高，是氣候優(yōu)勢區(qū)位；2)溫帶及干旱、半干旱區(qū)建成區(qū)綠地率較低，氣候條件較惡劣。針對各區(qū)具體情況，宜遵循因區(qū)而異、分類指導的原則，從而更科學、有效地提升我國建成區(qū)綠地率。

圖8 1996—2015年我國干濕區(qū)建成區(qū)綠地率標準差

圖9 1996—2015年我國干濕區(qū)建成區(qū)綠地率變異系數(shù)

圖10 1996—2015年我國干濕區(qū)間建成區(qū)綠地率差異演變趨勢

圖11 1996—2015年我國干濕區(qū)內(nèi)建成區(qū)綠地率差異演變趨勢

表2 干濕區(qū)劃分指標及其標準[14]

表3 2015年我國656個建制市所屬溫度帶、干濕區(qū)一覽表

4.2.1 發(fā)揮區(qū)位優(yōu)勢，高效集約發(fā)展

優(yōu)勢區(qū)位城市應利用氣候條件，并根據(jù)發(fā)展程度制定措施：1)對于區(qū)內(nèi)水平較低的城市應發(fā)揮氣候優(yōu)勢，重視城市綠地的建設與發(fā)展，達到該氣候條件下城市應有的綠量，縮小與高水平城市間的區(qū)域差距[17]；2)對于已達到高水平的城市，應向“存量式”發(fā)展轉(zhuǎn)變，充分利用城市空間進行多維綠化，同時，重視植物配置的合理性，最大限度發(fā)揮其生態(tài)效益[18]。

4.2.2 尊重氣候規(guī)律，合理規(guī)劃建設

劣勢區(qū)域的差距在一定程度上由客觀氣候條件所致，其存在具合理性，需理性分析當?shù)販貪穸葼顩r，及其對城市綠地建設帶來的局限性與可能性。把握“城市適宜性”等重要理念，積極探索契合氣候的綠地結(jié)構(gòu)，適當加強人為調(diào)控，以減少氣候條件帶來的不利影響[19]。在植物配置上注重運用鄉(xiāng)土植物，在節(jié)約資金的同時，塑造出獨特的城市綠地風貌。

注：文中圖片除注明外，均由李彤杉繪制。

注釋：

① 本文“建成區(qū)”范圍為建成區(qū)外輪廓所能包括的地區(qū)，即這個城市實際建設用地所達到的范圍。

② 在熱帶地區(qū)，全年的日平均氣溫皆≥10℃，故采用日平均氣溫穩(wěn)定≥10℃期間的積溫作為指標進行溫度帶劃分；表中數(shù)值為積溫，單位為℃。

③ 本文以城市市中心位置所在區(qū)劃位置歸屬其氣候區(qū)。

④ 本文“建成區(qū)綠地率”統(tǒng)一采用“建成區(qū)綠地面積”/“建成區(qū)面積”計算所得，所用間接數(shù)據(jù)均由作者整理計算所得，缺少某年份指標數(shù)值的城市均采用該市前后2年指標數(shù)值平均值替代，數(shù)據(jù)來源于《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》(2006—2015年)《中國城市建設統(tǒng)計年報》(1996—2005年)。

⑤ 本文中以熱帶作為北亞熱帶、中亞熱帶、南亞熱帶、邊緣熱帶及中熱帶的統(tǒng)稱，以溫帶作為寒溫帶、中溫帶及暖溫帶的統(tǒng)稱。

⑥ 高原亞寒帶因玉樹市數(shù)據(jù)不全對其進行剔除后，此帶無城市，赤道熱帶與高原亞熱帶均無城市，故不對此3個溫度帶進行平均值研究。

⑦ 寒溫帶與高原亞寒帶城市數(shù)各為1、中熱帶三沙市數(shù)據(jù)不全進行剔除后僅余三亞1個城市、赤道熱帶與高原亞熱帶均無城市，故不對此5個溫度帶進行標準差、變異系數(shù)研究。