呼和浩特市公園3 種綠地對(duì)極端季節(jié)微氣候的影響研究

龍欣雨

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051）

內(nèi)蒙古自治區(qū)的首府——呼和浩特市的年降水量在350～500mm 之間，是典型的半干旱地區(qū)，由于其特殊的地理位置和季節(jié)差異較大的氣候，其生態(tài)環(huán)境十分不穩(wěn)定。城市公園對(duì)改善城市生態(tài)環(huán)境有著積極的作用，城市公園微氣候在小尺度范圍內(nèi)由公園內(nèi)部下墊面營(yíng)造而形成獨(dú)特的氣候環(huán)境。夏季、冬季時(shí)半干旱地區(qū)氣候較不穩(wěn)定，2 個(gè)季節(jié)環(huán)境因子變化差異較明顯，夏季公園環(huán)境最適宜市民活動(dòng)，其生態(tài)效益較顯著，冬季時(shí)公園的使用價(jià)值和生態(tài)價(jià)值較低，其環(huán)境影響因素較復(fù)雜。故探究夏、冬2 季半干旱地區(qū)不同綠地下墊面類型對(duì)溫度、濕度、風(fēng)速等環(huán)境因子的影響。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

阿爾泰公園位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市，是新城區(qū)中心城區(qū)內(nèi)尺度最大的綜合公園，占地面積64hm2。阿爾泰公園周邊環(huán)境對(duì)公園內(nèi)部微氣候的影響較弱，且各類下墊面在公園內(nèi)均占有一定比例，為了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)有效，故選取阿爾泰公園為實(shí)測(cè)樣本。

1.2 測(cè)試方法

于阿爾泰公園內(nèi)選取草地、疏林、密林典型樣地實(shí)地測(cè)量溫度、濕度、風(fēng)速，數(shù)據(jù)記錄1min 內(nèi)5 次穩(wěn)定數(shù)值的平均值。夏季測(cè)試數(shù)據(jù)選取2017 年8 月數(shù)據(jù)，冬季測(cè)試數(shù)據(jù)選取207 年11 月數(shù)據(jù)，每季度測(cè)試1 周期，每周期為7 天，測(cè)試時(shí)間段為10：00～15：00（其它干擾因素較少）。使用testo625-精密型溫濕度儀、testo405-V1 微瞬時(shí)風(fēng)速計(jì)儀器采集溫度、濕度及風(fēng)速數(shù)據(jù)，測(cè)試高度為1.5m。

1.3 數(shù)據(jù)處理

選取草地、疏林、密林典型樣地的濕度（℃）、溫度（℃）、風(fēng)速（m/s）有效數(shù)據(jù)計(jì)算平均值，比較不同下墊面溫度、濕度、風(fēng)速日變化并繪制相關(guān)分析圖。圖像處理采用Adobe Photoshop CC （64 Bit），數(shù)據(jù)處理采用WPS 2019。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同下墊面構(gòu)成用地溫度實(shí)測(cè)分析

夏季（見(jiàn)圖1），各下墊面典型樣地溫度變化較穩(wěn)定，草地、疏林、密林均在10：00～15：00 呈現(xiàn)升溫狀態(tài)。各類綠地下墊面在15：00 時(shí)到達(dá)高峰值，分別為39.11℃、38.25℃、35.91℃，草地樣地溫度在10：00～14：00 持續(xù)增長(zhǎng)，14：00～15：00 呈現(xiàn)小幅度下降；疏林樣地溫度在10：00～13：00持續(xù)升溫，13：00～14：00 下 降0.2℃，在14：00～15：00 溫度快速上升到達(dá)峰值；密林樣地溫度變化較不穩(wěn)定，基本溫度變化幅度范圍在10℃以內(nèi)，10：00～11：00 呈迅速增溫狀態(tài)，11：00～14：00 溫度小范圍波動(dòng)，14：00～15：00 溫度上升3.63℃。

圖1 夏季各下墊面溫度變化

圖2 冬季各下墊面溫度變化

冬季（見(jiàn)圖2），各類綠地下墊面典型樣地在10：00～15：00 溫度變化起伏較大，各類綠地下墊面溫度差異較大。草地在10：00～13：00 溫度小幅度起伏，總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，于13：00 至峰值8.82℃后呈持續(xù)下降趨勢(shì)；疏林溫度在10：00～12：00 溫度上升幅度較大，于12：00 到達(dá)峰值7.37℃后呈緩慢下降趨勢(shì)；密林溫度在10：00～11：00升溫幅度最大，11：00～13：00持續(xù)升溫至峰值7.76℃，在14：00～15：00 緩慢下降。

2.2 不同下墊面構(gòu)成用地濕度實(shí)測(cè)分析

夏季（見(jiàn)圖3），各下墊面典型樣地在10：00～15：00濕度變化總體呈下降趨勢(shì)，草地、疏林、密林濕度日變化較為相似，均在10：00 為峰值，分別為35%、35%、36%。3 種下墊面的濕度變化曲線均在10：00～11：00總體呈現(xiàn)大幅度下降趨勢(shì)，11：00～13：00 持續(xù)下降，于13：00 到達(dá)最低值繼而小幅度上升，于11：00 各下墊面典型樣地濕度大小較為接近，13：00草地濕度明顯低于其它2 種下墊面。

冬季（見(jiàn)圖4），各下墊面典型樣地在10：00～15：00 濕度變化總體呈下降趨勢(shì)，濕度日變化規(guī)律總體相似。草地、疏林、密林3 種下墊面濕度均在10：00 到達(dá)最大值，分別為39.63%、43.87%、44.32%；在14：00 到達(dá)最小值，分別為19.02%、20.13%、21.61%。其中草地濕度在11：00～12：00 相比較其它2 種下墊面有小幅度提升，3種下墊面濕度變化曲線均在14：00～15：00 小幅度上升，密林的上升幅度大于草地和疏林。

圖3 夏季各下墊面濕度變化

圖4 冬季各下墊面濕度變化

2.3 不同下墊面構(gòu)成用地風(fēng)速實(shí)測(cè)

夏季（見(jiàn)圖5），各下墊面典型樣地風(fēng)速變化顯著。草地風(fēng)速波動(dòng)變化最為顯著，于10：00～11：00 風(fēng)速顯著上升且出現(xiàn)最高值0.92m/s，11：00～12：00 風(fēng)速下降至最低點(diǎn)0.28m/s 后又于13：00 達(dá)到0.89m/s，在13：00～15：00 風(fēng)速基本保持在0.65～0.85m/s；疏林風(fēng)速變化幅度較大，10：00～11：00風(fēng)速上升0.44m/s，11：00～12：00 下降至0.28m/s 后風(fēng)速0.28m/s～0.4m/s 范圍內(nèi)波動(dòng)；密林風(fēng)速相對(duì)穩(wěn)定,10：00 風(fēng)速為0.09m/s，10：00～14：00 風(fēng)速持續(xù)增加至峰值0.32m/s,14：00～15：00呈小幅度下降趨勢(shì)。

圖5 夏季各下墊面風(fēng)速變化

冬季（見(jiàn)圖6），各下墊面典型樣地風(fēng)速在上午風(fēng)速變化幅度較小，在下午風(fēng)速差別顯著。草地風(fēng)速均 在 10：00～14：00波 動(dòng) 較 小，14：00～15：00 風(fēng)速上升幅度較快；疏林風(fēng)速整體波動(dòng)較大，10：00～13：00 風(fēng) 速 在0.1m/s～0.6m/s 內(nèi) 小范圍波動(dòng)，在14：00 風(fēng)速到達(dá)峰值1.38m/s，繼而呈下降趨勢(shì)；密林風(fēng)速相比較其它2 種下墊面較穩(wěn)定，10：00～15：00 總體呈上升趨勢(shì)，于15：00 風(fēng)速最大為0.88m/s。

圖6 冬季各下墊面風(fēng)速變化

3 討論

3.1 不同下墊面構(gòu)成對(duì)實(shí)測(cè)溫度影響分析

夏季，阿爾泰公園溫度適宜市民活動(dòng)，各類型下墊面日平均溫度變化幅度較小，不同下墊面之間溫度變化差異較小，11：00 時(shí)3 種類型下墊面溫差最小，14：00 時(shí)溫差最大，總體呈現(xiàn)草地＞疏林＞密林的趨勢(shì)。疏林與密林最高溫度出現(xiàn)在15：00，而草地最高溫度出現(xiàn)在14：00；草地溫度高于其它下墊面溫度與日照角度有關(guān)，草地周邊較為寬敞，溫度升高較快，溫度下降較慢。

冬季相比較夏季而言溫度變化波動(dòng)較大，阿爾泰公園3 種類型下墊面總體呈先升溫后降溫狀態(tài)，有密林＞疏林＞草地的趨勢(shì)。由于季節(jié)變換太陽(yáng)高度角不同于夏季，草地、疏林、密林的樣地日最高溫度值均出現(xiàn)在13：00 時(shí)，然而在14：00 時(shí)，3 種下墊面之間的溫度差異最小。由于草地周邊較空曠，而疏林、密林因植物郁閉度影響、因太陽(yáng)照射程度不同而產(chǎn)生溫度差異明顯的現(xiàn)象，故而草地與其它2 種下墊面存在溫差最大值。通過(guò)比較夏季與冬季溫度實(shí)測(cè)可知，密林能起到良好的降溫、保溫效果，疏林次之，草地降溫、保溫作用不明顯。

3.2 不同下墊面構(gòu)成對(duì)實(shí)測(cè)濕度影響分析

夏季時(shí)阿爾泰公園內(nèi)各下墊面間的相對(duì)濕度存在顯著差異，總體濕度變化規(guī)律呈現(xiàn)密林＞疏林＞草地的趨勢(shì)。3 種下墊面類型在早晨濕度較大，其中最高值為密林36%，密林、疏林自然表面較強(qiáng)能起到較強(qiáng)的蒸騰作用，所以相對(duì)濕度明顯高于草地的濕度。

冬季時(shí)密林的增濕作用相比較草地、疏林更加明顯，變化規(guī)律總體呈現(xiàn)密林＞疏林＞草地的趨勢(shì)。3 種下墊面因早晨空氣中的水蒸氣液化成小水珠有明顯的增濕作用，所以呈現(xiàn)早晨空氣濕度明顯大于下午。由于冬季日照時(shí)長(zhǎng)較短，植物夜間的呼吸作用更加明顯，所以早上的濕度明顯大于下午。在10：00～14：00 時(shí)總的濕度曲線呈持續(xù)下降趨勢(shì)。隨著時(shí)間的推移,密林的增濕效果明顯高于其它2 種下墊面。12：00 時(shí)密林、疏林增濕的優(yōu)勢(shì)不明顯，所以各下墊面濕度值最相近。

綜上所述，通過(guò)比較夏季與冬季濕度實(shí)測(cè)可知，密林能起到良好的增濕效果，疏林次之，草地增濕作用不明顯。

3.3 不同下墊面構(gòu)成對(duì)實(shí)測(cè)風(fēng)速影響分析

夏季時(shí)各測(cè)點(diǎn)的周邊環(huán)境對(duì)風(fēng)速的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響較大，但可以得出草地、疏林風(fēng)環(huán)境不穩(wěn)定，風(fēng)速變化無(wú)明顯規(guī)律，密林風(fēng)環(huán)境較穩(wěn)定，風(fēng)速變化幅度較小，總體呈現(xiàn)草地的風(fēng)速明顯比其它2 種下墊面要高的規(guī)律。密林在夏季植物茂盛，郁閉性較好，風(fēng)速變化相比較草地、疏林較穩(wěn)定；冬季北方地區(qū)風(fēng)環(huán)境不穩(wěn)定，各下墊面風(fēng)速變化幅度較大,無(wú)變化規(guī)律性，草地、疏林的風(fēng)速相對(duì)密林較高。通過(guò)夏季與冬季各下墊面風(fēng)速的比較，可知密林的抗風(fēng)性比草地、疏林較高。

4 結(jié)論

呼和浩特市夏季氣候穩(wěn)定，城市公園生態(tài)價(jià)值、使用價(jià)值最高，冬季氣候變化較明顯，公園的生態(tài)環(huán)境受季節(jié)影響較明顯。通過(guò)對(duì)阿爾泰公園密林、疏林、草地3 種主要下墊面的溫度、濕度、風(fēng)速日變化作出分析與比較，尋找極端季節(jié)同類型的下墊面之間局部微氣候差異特點(diǎn)，可得出以下結(jié)論：密林在夏季降溫、冬季保溫的作用明顯強(qiáng)于疏林和草地；密林有較強(qiáng)的增濕作用，疏林次之，草地的增濕作用不明顯；總體體現(xiàn)出密林的抗風(fēng)性比草地、疏林較好。

綜上可知，極端季節(jié)時(shí)可以有效緩解城市公園微氣候的重要因素是密林和疏林，為改善半干旱地區(qū)在夏、冬2 季的生態(tài)環(huán)境，在城市公園設(shè)計(jì)中應(yīng)科學(xué)配置這2 種下墊面?？偟膩?lái)說(shuō)，下墊面的類型和構(gòu)成形態(tài)是公園生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵因素，只有充分考慮不同類型下墊面對(duì)環(huán)境的影響作用，配置組成科學(xué)，才能使城市公園發(fā)揮其“綠肺”的作用，有效改善環(huán)境，為城市提供一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境。