夏季福建柏林內(nèi)外與市區(qū)廣場(chǎng)的舒適度對(duì)比研究

王茜 王成 任彬彬 張中霞 許超 郭珺琪

摘 要：選擇夏季對(duì)旗山森林公園福建柏林內(nèi)外小氣候因子以及人體舒適度指數(shù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，并與市區(qū)廣場(chǎng)進(jìn)行對(duì)此，結(jié)果表明：夏季福建柏林內(nèi)外與廣場(chǎng)的溫度日均值大小為：廣場(chǎng)>林緣>林內(nèi);福建柏林內(nèi)與市區(qū)廣場(chǎng)相比，降溫幅度為8.21～11.73℃;林緣與市區(qū)廣場(chǎng)相比，降溫幅度為7.42～10.34℃;林緣日均值為24.39℃，林內(nèi)分別比林緣和廣場(chǎng)降溫24.21%、1.37%。從相對(duì)濕度變化來(lái)看：廣場(chǎng)<林緣<林內(nèi)，廣場(chǎng)相對(duì)濕度日均值為68.57%，林緣相對(duì)濕度日均值為84.91%，林內(nèi)相對(duì)濕度日均值為88.27%。從風(fēng)速變化來(lái)看：廣場(chǎng)的日均值最大，日變化范圍在0～0.85m/s;林緣平均風(fēng)速次之，日均值為0.39m/s;林內(nèi)平均風(fēng)速最小，日均值為0.21m/s;林內(nèi)較林緣相比，風(fēng)速降低35.41%;林內(nèi)較廣場(chǎng)相比，風(fēng)速降低54.21%;林緣較廣場(chǎng)相比，風(fēng)速降低27.21%;從光照強(qiáng)度變化來(lái)看：林內(nèi)光照強(qiáng)度的日均值為1371.68lux，，林緣光照強(qiáng)度的日均值為4582.01lux，廣場(chǎng)光照強(qiáng)度的日均值為17641.63lux。說(shuō)明夏季福建柏林內(nèi)較林緣和廣場(chǎng)具有明顯的降溫增濕，緩解城市熱島效應(yīng)的作用。

關(guān)鍵詞：夏季;森林公園;福建柏;人體舒適

中圖分類號(hào) S79文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）17-0139-04

城市熱島效應(yīng)作為城市氣候的典型特征之一，越來(lái)越受到人們的重視。其形成的原因主要有以下2個(gè)方面：一是在現(xiàn)代化大都市中，隨著人口密度的增大，人們的生理活動(dòng)和日常生活所散發(fā)出來(lái)的熱量[1];二是城市中鋼筋混凝土的建筑群密集，瀝青和水泥路面相比有植被的下墊面吸收更多的熱量，而且其反射率小，吸收率大，使得城市白天吸收儲(chǔ)存太陽(yáng)能較多，而夜晚降溫緩慢，白天與夜間溫差較小[2]。有研究表明，城市森林作為改善生態(tài)環(huán)境的主體，對(duì)調(diào)節(jié)局地小氣候，提高人體舒適度等方面起到了有效的促進(jìn)作用[3]。

福建柏為柏科福建柏屬，是南方常見(jiàn)的庭院樹(shù)種之一，具有生長(zhǎng)快、樹(shù)形美觀、適應(yīng)性極強(qiáng)等特點(diǎn)，是國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)瀕危樹(shù)種之一，目前主要分布在海拔400～750m的高山上[4]。本研究以福建柏林為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其小氣候因子包括空氣溫濕度、風(fēng)速、光照強(qiáng)度以及人體舒適度等的日變化規(guī)律的研究，并與市區(qū)空曠地廣場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比，了解其調(diào)節(jié)小氣候、緩解熱島效應(yīng)的作用，為研究福建柏用于夏季人調(diào)節(jié)體舒適度提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及樣地選擇 研究區(qū)位于閩侯南嶼境內(nèi)的福州旗山森林公園（E119°6′28′，N26°4′08′），面積約3600hm2，年均氣溫16～20℃，年均日照時(shí)數(shù)在1700～1980h，年均降水量900～2100mm，年相對(duì)濕度在75%～80%，無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)326d，海拔500～800m，夏季（6—9月）以晴熱高溫天氣為主，日均氣溫25～34℃，日均相對(duì)濕度約75%，日均日照數(shù)在188～2120h。研究樣地選在位于旗山森林公園海拔700m高處的福建柏林，樹(shù)高15～20m，胸徑16～34cm，郁閉度0.96。地被覆蓋以白楠木、山茶等為主，植物群落調(diào)查方法參照《生態(tài)學(xué)試驗(yàn)與實(shí)習(xí)》。在福建柏林內(nèi)設(shè)置6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)相隔5m，呈“品”字形排列;距福建柏林1、3、5m遠(yuǎn)處的水泥步道作為林緣對(duì)照點(diǎn)。林內(nèi)樣地及其植物種類概況見(jiàn)表1。

1.2 指標(biāo)測(cè)定及綜合評(píng)價(jià) 2016年8月，選擇晴朗無(wú)風(fēng)的天氣10d，每天7∶00至次日5∶00，每隔2h分別對(duì)林內(nèi)外和市區(qū)廣場(chǎng)的空氣溫濕度、風(fēng)速、光照等環(huán)境因子進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)。每個(gè)時(shí)刻每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境因子重復(fù)觀測(cè)3次，取3次觀測(cè)的平均值，夏季福建柏林內(nèi)、林緣的日變化取10d觀測(cè)的平均值。

1.3 人體舒適度指數(shù)評(píng)價(jià)方法 人體舒適度指標(biāo)涉及空氣溫、濕度和風(fēng)速3個(gè)氣象指標(biāo)，測(cè)試儀器采用美國(guó)產(chǎn)的NK5920便攜式氣象測(cè)定儀（Kestrel3500 pocket weather meter）：溫度測(cè)定范圍為-30～60℃，分辨率為0.1℃;濕度（相對(duì)濕度）測(cè)定范圍為0～100%，分辨率為0.1%RH;風(fēng)速測(cè)定范圍為0.40～40m/s，分辨率為0.1m/s。每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)待儀器顯示的數(shù)值穩(wěn)定后連續(xù)讀取3組數(shù)據(jù)。人體舒適度指數(shù)的計(jì)算方法參照陸鼎煌提出的綜合舒適度指數(shù)公式[5]：

S=0.6（|T-24|）+0.07（|H-70|）+0.5（|V-2|）? ? ? ? ?（1）

式中：S為綜合舒適度指數(shù);T為氣溫，℃;RH為相對(duì)濕度，%;V為風(fēng)速，m/s。將舒適度等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)，舒適度指數(shù)越小，人體感覺(jué)舒適程度越高，反之越低。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 本研究應(yīng)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行溫濕度、舒適度指數(shù)日變化的圖表制作，分別采用SPSS 21.0、Origin 9.0和Microsoft Excel 2010軟件對(duì)氣象因子和舒適度指數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 福建柏林內(nèi)外與廣場(chǎng)的溫度變化 從圖1可以看出，夏季福建柏林內(nèi)外與廣場(chǎng)的溫度日均值大小為：廣場(chǎng)>林緣>林內(nèi)，福建柏林內(nèi)與市區(qū)廣場(chǎng)相比，降溫幅度為8.21～11.71℃，林內(nèi)日均值為23.56℃，林內(nèi)溫度日變化范圍為21.17～24.77℃;林緣與市區(qū)廣場(chǎng)相比，降溫幅度為7.41～10.34℃，林緣日均值為24.39℃，林緣日變化范圍為23.21～26.72℃。林內(nèi)分別比林緣和廣場(chǎng)降溫24.21%和1.37%。從3種樣地全天各個(gè)時(shí)刻的差異性分析可以得出，廣場(chǎng)全天各個(gè)時(shí)刻與林內(nèi)外差異極顯著（p<0.01），林內(nèi)外在在全天各個(gè)世間段差異不顯著。市區(qū)廣場(chǎng)與福建柏林內(nèi)外溫度的顯著性分析表明：夏季福建柏較空曠地降溫效果明顯，林緣同林內(nèi)一樣，由于距離林內(nèi)較近，其降溫效果也較明顯。

2.2 福建柏林內(nèi)外與市區(qū)廣場(chǎng)相對(duì)濕度變化 夏季3種樣地相對(duì)濕度大小排序?yàn)椋簭V場(chǎng)<林緣<林內(nèi)，廣場(chǎng)相對(duì)濕度日均值為68.57%，林緣相對(duì)濕度日均值為84.91%，林內(nèi)相對(duì)濕度日均值為88.27%;林內(nèi)相對(duì)濕度日變化范圍為81.03%～93.57%，林緣相對(duì)濕度日變化范圍為75.15%～90.21%，廣場(chǎng)相對(duì)濕度日均值范圍為56.12%～82.76%;從全天日變化規(guī)律來(lái)看，與溫度日變化相反，3種樣地均是早晚高，中午低，且最低值均出現(xiàn)在光照最強(qiáng)的13∶00，最高值出現(xiàn)在早晨7∶00，這種日變化規(guī)律這主要與太陽(yáng)高度角和植物的蒸騰作用有關(guān)。

從福建柏林內(nèi)外與廣場(chǎng)的差異性比較分析來(lái)看，廣場(chǎng)在全天各個(gè)時(shí)間段均與林內(nèi)外極顯著（p<0.01），尤其在中午前后差異性最大，林內(nèi)與林緣在11∶00—13∶00時(shí)間段差異顯著（P<0.05），可以看出，在炎熱的夏季林內(nèi)有明顯的增濕效果，林緣的增濕效果雖不及林內(nèi)，但其作用也不能忽略，尤其較空曠地的市區(qū)相比，相對(duì)濕度較大。

2.3 福建柏林內(nèi)外與市區(qū)廣場(chǎng)平均風(fēng)速變化 從圖1可以看出，廣場(chǎng)和林緣的日均風(fēng)速較大且日變化較劇烈，尤其是廣場(chǎng)的日均值最大，達(dá)到0.59m/s，日變化范圍為0～0.75m/s，夜間風(fēng)速變化更劇烈且值高于白天，全天最大值出現(xiàn)在13∶00時(shí)刻，值為0.75m/s，最低值出現(xiàn)在7∶00時(shí)刻，值為0m/s;林緣平均風(fēng)速次之，日均值為0.39m/s，最大值出現(xiàn)在15∶00時(shí)刻，值為0.47m/s，最小值出現(xiàn)在19∶00時(shí)刻，值為0.18m/s，日變化范圍為0.18～0.43m/s;林內(nèi)平均風(fēng)速最小，日均值為0.21m/s，日變化范圍為0.12～0.31m/s，最大值出現(xiàn)在9∶00時(shí)刻，值為0.31m/s，最小值出現(xiàn)在19∶00時(shí)刻，值為0.12m/s，日變化范圍為0.12～0.31m/s。林內(nèi)較林緣相比，風(fēng)速降低35.41%，林內(nèi)較廣場(chǎng)相比，風(fēng)速降低54.21%，林緣較廣場(chǎng)相比，風(fēng)速降低27.21%。

從福建柏林內(nèi)外與廣場(chǎng)的平均風(fēng)速差異性比較分析來(lái)看，廣場(chǎng)在全天各個(gè)時(shí)間段均與林內(nèi)差異極顯著（P<0.01），尤其在11∶00—15∶00時(shí)間段差異性最大，林緣與廣場(chǎng)除了17∶00以外其余時(shí)間段差異均極顯著（P<0.01），林內(nèi)與林緣在13∶00—17∶00時(shí)間段差異極顯著（P<0.01），其余時(shí)間差異顯著（P<0.05），以上分析可以看出，在炎熱的夏季林內(nèi)有明顯的降低風(fēng)速的作用，林緣的降低風(fēng)速效果次之。

2.4 福建柏林內(nèi)外與市區(qū)廣場(chǎng)光照強(qiáng)度變化 從圖1可以看出，3種樣地的光照廣場(chǎng)最強(qiáng)，林緣次之，林內(nèi)最小，但是均在11∶00—13∶00時(shí)間段出現(xiàn)峰值。林內(nèi)光照強(qiáng)度的日均值為1371.68lux，變化范圍為95.61～6768.12lux，最大值出現(xiàn)在13∶00，最低值出現(xiàn)在19∶00;林緣光照強(qiáng)度的日均值為4582.01lux，變化范圍為432.11～6128.22lux，最大值出現(xiàn)在11∶00，最低值出現(xiàn)在19∶00;廣場(chǎng)光照強(qiáng)度的日均值為17641.63lux，變化范圍為463.21～34957lux，最大值出現(xiàn)在11∶00，最低值出現(xiàn)在19∶00。從竹林內(nèi)外與廣場(chǎng)的光照強(qiáng)度差異性比較分析來(lái)看，廣場(chǎng)與林內(nèi)在9∶00—15∶00時(shí)間段差異極顯著（P<0.01），其余時(shí)間段差異不顯著，廣場(chǎng)與林緣在9∶00—15∶00時(shí)間段差異極顯著（P<0.01），其余時(shí)間段差異不顯著，林內(nèi)與林緣在11∶00時(shí)刻差異極顯著（P<0.01），其余時(shí)間段差異不顯著。說(shuō)明在夏季，由于植物生理活性較強(qiáng)，茂密的枝葉有效的阻擋光照強(qiáng)度[6]。

2.5 福建柏林內(nèi)外和廣場(chǎng)的舒適度變化 根據(jù)陸鼎煌提出的綜合舒適度指數(shù)計(jì)算公式，可以計(jì)算出夏季全天各個(gè)時(shí)刻3種樣地的人體舒適度S值[7]。S值反映了1d中不同時(shí)刻的舒適度狀況，為居民選擇合適的游憩時(shí)間提供數(shù)據(jù)支持[8]。參考S值與舒適度等級(jí)的關(guān)系，可以得出，在夏季S值最大人體感覺(jué)越不舒適，反之越舒適[9-11]。

從表3可以看出，3種不同的下墊面，以及在不同氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速以及光照的綜合作用下，表現(xiàn)出很大的差異。全天各個(gè)時(shí)刻廣場(chǎng)的舒適度值均高于林緣和林內(nèi)，林緣的值高于林內(nèi)。上午7∶00—15∶00時(shí)間段3種樣地的均值逐漸升高，到15∶00前后達(dá)到峰值。林內(nèi)和林緣全天各個(gè)時(shí)刻均屬于Ⅰ級(jí)水平，林內(nèi)均值為2.53，林緣的均值為3.27，廣場(chǎng)在11∶00—15∶00和3∶00屬于Ⅱ級(jí)水平，其余時(shí)間段屬于Ⅰ級(jí)水平。說(shuō)明在炎熱的夏季福建柏林內(nèi)外氣溫較低，風(fēng)速較小，相對(duì)濕度較大，綜合環(huán)境都較舒適，尤其是福建柏林內(nèi)植物有明顯的緩解熱島效應(yīng)的作用，尤其早晨在5∶00—7∶00時(shí)間段空氣較涼爽清新、風(fēng)速較弱、光照不強(qiáng)，適合游客在此處進(jìn)行鍛煉以及開(kāi)展各項(xiàng)娛樂(lè)活動(dòng)。

3 結(jié)論與討論

（1）從夏季3種樣地的溫度變化來(lái)看：夏季福建柏林內(nèi)外與廣場(chǎng)的溫度日均值大小為：廣場(chǎng)>林緣>林內(nèi)，福建柏林內(nèi)與市區(qū)廣場(chǎng)相比，降溫幅度為8.21～11.71℃，林內(nèi)日均值為23.56℃，林內(nèi)溫度日變化范圍為21.17～24.77℃;林緣與市區(qū)廣場(chǎng)相比，降溫幅度為7.41～10.34℃，林緣日均值為24.39℃，林緣日變化范圍為23.21～26.7℃。林內(nèi)分別比林緣和廣場(chǎng)降溫24.21%和1.37%。

（2）從夏季3種樣地的相對(duì)濕度變化來(lái)看：廣場(chǎng)<林緣<林內(nèi)，廣場(chǎng)相對(duì)濕度日均值為68.57%，林緣相對(duì)濕度日均值為84.91%，林內(nèi)相對(duì)濕度日均值為88.27%;林內(nèi)相對(duì)濕度日變化范圍為81.03%～93.57%，林緣相對(duì)濕度日變化范圍為75.15%～90.21%，廣場(chǎng)相對(duì)濕度日均值范圍為56.12%～82.76%。

（3）從夏季3種樣地的風(fēng)速變化來(lái)看：廣場(chǎng)的日均值最大，日變化范圍為0～0.75m/s，林緣平均風(fēng)速次之，日均值為0.39m/s，林內(nèi)平均風(fēng)速最小，日均值為0.21m/s，林內(nèi)較林緣相比，風(fēng)速降低35.41%，林內(nèi)較廣場(chǎng)相比，風(fēng)速降低54.21%，林緣較廣場(chǎng)相比，風(fēng)速降低27.21%。

（4）從夏季3種樣地的光照強(qiáng)度變化來(lái)看：林內(nèi)光照強(qiáng)度的日均值為1371.68lux，變化范圍為95.61～6768.12lux，林緣光照強(qiáng)度的日均值為4582.01lux，變化范圍為432～6128.22lux，廣場(chǎng)光照強(qiáng)度的日均值為17641.63lux，變化范圍為463～34957lux，最大值出現(xiàn)在11∶00，最低值出現(xiàn)在19∶00。

以上研究結(jié)果表明，福建柏林夏季有明顯的降溫增濕、緩解城市熱島效應(yīng)的作用，林緣雖然在調(diào)節(jié)小氣候方面不如林內(nèi)效果顯著，但其較無(wú)樹(shù)木遮擋的裸露空曠地相對(duì)，還是有一定的降溫增濕、調(diào)節(jié)小氣候的作用，這主要是由于其距離福建柏林較近，樹(shù)木的生理作用或多或少也會(huì)影響周邊的環(huán)境[12-13]。由此可見(jiàn)，在城市市區(qū)尤其是炎熱的夏季，組建植物配置合理的綠化廣場(chǎng)，降低建筑的密度與人口數(shù)量，是提高城市生態(tài)環(huán)境，緩解熱島效應(yīng)的有效手段。因此，在進(jìn)行廣場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，可在不影響游客活動(dòng)空間的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加綠量，鋪設(shè)草坪，搭配合理的植物配置，對(duì)提高游客舒適度，改善人體健康起到了積極的促進(jìn)作用。

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（責(zé)編：張宏民）