城市公園綠地夏季降溫增濕效應(yīng)

燕海南 曹雅男

收稿日期：2020-01-06

第一作者：燕海南（1994- ），男，博士生，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)城市與數(shù)字建筑。E-mail： 1032731827@qq.com

通訊作者：曹雅男（1991- ），女，碩士，研究方向?yàn)榻ㄖc園林設(shè)計(jì)。E-mail：1073409551@qq.com

摘要：量化分析公園綠地的降溫增濕效應(yīng)有助于優(yōu)化公園綠地的規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理。文章以蘇州金雞湖中央商務(wù)區(qū)的8個(gè)公園綠地為例，在對(duì)其空氣溫度與相對(duì)濕度進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)的基礎(chǔ)上，研究公園面積及形狀、喬木覆蓋率和水體面積占比等因素對(duì)公園綠地降溫增濕效應(yīng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：1）各公園綠地在測(cè)量時(shí)段（6∶00—18∶00）內(nèi)的降溫增濕效應(yīng)表現(xiàn)為不同程度的波動(dòng)情況，其中方洲公園表現(xiàn)出最大的降溫增濕效應(yīng)平均值，南施公園表現(xiàn)出最小的降溫增濕效應(yīng)平均值。2）公園綠地面積與降溫效應(yīng)呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，水體面積占比與公園綠地的增濕效應(yīng)呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。因此，建議在保持綠地面積規(guī)模的同時(shí)適當(dāng)增加水體面積占比對(duì)公園綠地夏季溫濕環(huán)境具有一定的改善作用。

關(guān)鍵詞：城市公園綠地，夏季，降溫增濕，金雞湖中央商務(wù)區(qū)，蘇州

DOI： 10.12169/zgcsly.2020.01.06.0005

Cooling and Humidifying Effect of Urban Park Green Spaces in Summer

Yan Hainan1 Cao Yanan2

（1.School of Architecture and Urban Planning， Nanjing University， Nnajing 210093， China;

2.Planning and Natural Resources Bureau of Kunshan， Kunshan 215300， Jiangsu， China）

Abstract：The quantitative analysis of the cooling and humidifying effect of park green spaces is helpful to optimize the planning， design and management of park green spaces. Taking the Jinji Lake Central Business District in Suzhou City as an example， this study makes the synchronous measurement of air temperature and relative humidity in the 8 park green spaces selected， so as to analyze the influence of park area， park shape， tree coverage and water body area ratio on the microclimate of park green spaces. The results show that： 1） The cooling and humidification effect of each park green space during the measurement period （6∶00-18∶00） presents a fluctuation of different degrees. Fangzhou Park has the maximum mean value of cooling and humidifying effect （△Tavg = 6.23 ℃， △Havg = 17.62%）， while Nanshi Park has the minimum mean value （△Tavg = 2.48 ℃， △Havg = 9.71%）. 2） There is a significantly positive correlation between the park green space area and the cooling effect （ R =0.746， ?P <0.05）， and there is a significantly positive correlation between the water body area ratio and the humidifying effect of the park green spaces （ R =0.592， ?P <0.05）. It is suggested to appropriately increase the proportion of water body area while maintaining the cover of green spaces， which can improve the microclimate of park green spaces in summer.

Keywords： urban park green space， summer， cooling and humidifying effect， Jinji Lake Central Business District， Suzhou City

當(dāng)前，長(zhǎng)三角地區(qū)正處于快速城市化的進(jìn)程之中，城市生態(tài)系統(tǒng)逐漸變得脆弱 [1-2]。在夏季高溫季節(jié)，城市熱環(huán)境問(wèn)題日益突出，備受眾多學(xué)者關(guān)注[3-5]。以城市公園綠地為研究對(duì)象，當(dāng)前的相關(guān)研究方法大致可分為3類：一是選取特定區(qū)域進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，包括固定位置觀測(cè)和移動(dòng)觀測(cè)[6-7];二是利用衛(wèi)星遙感技術(shù)在大尺度空間范圍內(nèi)進(jìn)行研究，即將衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取的地表溫度數(shù)據(jù)與近地面空氣溫度數(shù)據(jù)相結(jié)合，能夠準(zhǔn)確反映公園綠地的熱環(huán)境狀況[8-9];三是利用軟件模擬技術(shù)分析公園綠地?zé)岘h(huán)境 [10]。運(yùn)用上述研究方法的研究結(jié)論表明，公園綠地?zé)岘h(huán)境的主要影響因素可分為2個(gè)方面：一是公園綠地內(nèi)的植物群落特征，如樹種組成與搭配，植被的冠層結(jié)構(gòu)等因素[11];二是公園自身特征，如公園綠地面積與形狀、公園綠化覆蓋率和下墊面類型及面積占比等因素[12-13]。此外，公園綠地周邊環(huán)境下墊面類型、周圍建筑布局以及人為熱源等因素也對(duì)公園綠地的熱環(huán)境產(chǎn)生影響[14-16]。

本研究聚焦公園綠地的降溫增濕效應(yīng)問(wèn)題，以位于蘇州金雞湖中央商務(wù)區(qū)內(nèi)的公園綠地為例，定量分析夏季不同公園綠地的降溫增濕效應(yīng)，進(jìn)而研究公園綠地面積及形狀、喬木覆蓋率和水體面積占比等因素對(duì)降溫增濕效應(yīng)的影響，旨在探討以優(yōu)化溫濕環(huán)境為導(dǎo)向的公園綠地營(yíng)造策略，為公園綠地的規(guī)劃建設(shè)提供參考依據(jù)。

1 研究設(shè)計(jì)

1.1 樣地選擇

蘇州位于江蘇省東南部，屬于亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候，其氣候特點(diǎn)是溫暖潮濕多雨，季風(fēng)明顯，四季分明。金雞湖中央商務(wù)區(qū)位于蘇州古城區(qū)東側(cè)的工業(yè)園區(qū)內(nèi)，屬于其核心區(qū)域，土地面積約為46.5 km2，常駐人口約8.3萬(wàn)人[17]。 在前期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，遵循公園建設(shè)完善、綠化類型豐富和公園使用率較高等原則，選取中塘公園、方洲公園、紅楓林公園、中央公園、星海公園、湖濱公園、金姬墩公園和南施公園共8個(gè)公園綠地作為研究對(duì)象。

1.2 觀測(cè)內(nèi)容及方法

針對(duì)所選取的公園綠地進(jìn)行場(chǎng)地實(shí)測(cè)。每個(gè)公園綠地共布設(shè)4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，其中公園綠地內(nèi)部樹蔭環(huán)境下布設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)，公園綠地外部布設(shè)1個(gè)對(duì)照測(cè)點(diǎn)。公園綠地內(nèi)部的測(cè)點(diǎn)布設(shè)在不同類型的植栽樹蔭下，全面涵蓋公園綠地內(nèi)的植栽環(huán)境;對(duì)照觀測(cè)點(diǎn)則布設(shè)在公園周邊的露天環(huán)境中，無(wú)陰影遮擋。

測(cè)量?jī)x器采用國(guó)產(chǎn)FR-HWS便攜式自動(dòng)氣象站，由于受到儀器數(shù)量的限制，研究人員每日僅能同步觀測(cè)2個(gè)公園綠地，共分4批次完成觀測(cè)，因此本研究盡可能壓縮觀測(cè)日期范圍，減少每日氣象條件變化帶來(lái)的影響。結(jié)合實(shí)際天氣狀況，場(chǎng)地實(shí)測(cè)選取8月份晴朗少云的天氣，觀測(cè)日期為2018年8月6—14日。觀測(cè)時(shí)設(shè)置儀器記錄間隔為10 min，觀測(cè)時(shí)間段為6∶00—18∶00，觀察1.5 m高度處的空氣溫度（T）和相對(duì)濕度（H）情況。

本文選取公園綠地面積、綠地形狀、喬木覆蓋率、水體面積占比4項(xiàng)結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算，具體方法如下：

1） 公園綠地面積與形狀。通過(guò)全站儀（型號(hào)：邁拓MTS-800）測(cè)量各公園綠地面積，同時(shí)結(jié)合智慧蘇州地圖網(wǎng)[18]提供的“測(cè)量面積”功能對(duì)選取的公園綠地面積進(jìn)行驗(yàn)證。此外，采用景觀生態(tài)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的周長(zhǎng)面積比指標(biāo)表征綠地斑塊的形狀特征 [19]。

2） 喬木覆蓋率。本研究根據(jù)蘇州市園林和綠化管理局[20]提供的公園綠地植栽平面圖，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)各公園綠地的喬木冠幅面積，進(jìn)而除以公園總面積得到喬木覆蓋率。

3） 水體面積占比。本研究利用全站儀（型號(hào)：邁拓MTS-800）統(tǒng)計(jì)各公園綠地內(nèi)部及周邊水域面積，并計(jì)算水域面積與公園綠地總面積的比值。

根據(jù)上述方法對(duì)各公園綠地的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行計(jì)算匯總（表1）。此外，各公園綠地的植栽均生長(zhǎng)良好，養(yǎng)護(hù)措施基本一致。

1.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)各觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)方法，本文定義各公園綠地在某個(gè)記錄時(shí)刻的降溫效應(yīng)計(jì)算公式如式（1）：

△T=∑（To-Ti）i

（1）

式（1）中， i 表示一個(gè)公園的觀測(cè)點(diǎn)， i =1，2，3; Ti 為該記錄時(shí)刻公園綠地內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)的空氣溫度; To 為該記錄時(shí)刻對(duì)照觀點(diǎn)的空氣溫度。之后將觀測(cè)時(shí)段（6∶00—18∶00）內(nèi)所有記錄時(shí)刻的降溫效應(yīng)數(shù)值進(jìn)行匯總，計(jì)算其平均值和方差等。同理，本文定義各公園綠地在某個(gè)記錄時(shí)刻的增濕效應(yīng)計(jì)算公式如式（2）：

△H=∑（Hi-Ho）i （2）

式（2）中， i 表示一個(gè)公園的觀測(cè)點(diǎn)， i =1，2，3; Hi 為該記錄時(shí)刻公園綠地內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)的相對(duì)濕度; Ho 為該記錄時(shí)刻對(duì)照觀點(diǎn)的相對(duì)濕度。之后將觀測(cè)時(shí)段（6∶00—18∶00）內(nèi)所有記錄時(shí)刻的增濕效應(yīng)數(shù)值進(jìn)行匯總，計(jì)算其平均值和方差等。

本文中數(shù)據(jù)處理與圖表制作使用的軟件包括Microsoft Office Excel 2016和IBM SPSS 21.0，其中，使用Microsoft Office Excel 2016統(tǒng)計(jì)分析各公園綠地的空氣溫度與相對(duì)濕度日變化規(guī)律以及降溫增濕效應(yīng)，使用IBM SPSS 21.0分析各公園綠地降溫增濕效應(yīng)與影響因素的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)測(cè)結(jié)果

2.1.1 空氣溫度日變化規(guī)律

將公園綠地內(nèi)各觀測(cè)點(diǎn)的空氣溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總?？芍鞴珗@綠地在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)的氣溫變化趨勢(shì)相對(duì)一致，各氣溫曲線均呈現(xiàn)不同程度的波動(dòng)情況。對(duì)各公園的空氣溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各觀測(cè)點(diǎn)的最高值為中塘公園（36.21 ℃），出現(xiàn)在約14∶00;各觀測(cè)點(diǎn)的最低值為金姬墩公園（22.99 ℃），出現(xiàn)在約6∶00。從各公園的實(shí)測(cè)溫度差異來(lái)看，中塘公園的平均溫度最高（33.44 ℃），金姬墩公園的平均溫度最低（29.61 ℃）。這表明中塘公園的溫度綜合表現(xiàn)最高，金姬墩溫度綜合表現(xiàn)最低。此外，中塘公園的空氣溫度波動(dòng)相對(duì)劇烈，而星海公園的空氣溫度波動(dòng)相對(duì)平緩。

2.1.2 相對(duì)濕度日變化規(guī)律

將公園綠地內(nèi)各觀測(cè)點(diǎn)的相對(duì)濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。可知各觀測(cè)點(diǎn)的最高值為中塘公園（90.03%），出現(xiàn)在約6∶00;各觀測(cè)點(diǎn)的最低值為紅楓林公園（46.42%），出現(xiàn)在約14∶00。從各公園的實(shí)測(cè)相對(duì)濕度差異來(lái)看，星海公園的平均相對(duì)濕度數(shù)值最高，為74.89%;金姬墩公園的平均相對(duì)濕度數(shù)值最低，為65.01%。綜合來(lái)看，星海公園的相對(duì)濕度水平最高，金姬墩公園的相對(duì)濕度水平最低。此外，紅楓林公園的相對(duì)濕度波動(dòng)相對(duì)劇烈，星海公園的相對(duì)濕度波動(dòng)相對(duì)平緩。

2.2 公園綠地降溫增濕效應(yīng)分析

2.2.1 公園綠地降溫效應(yīng)

如表2所示，各公園綠地在觀測(cè)時(shí)段（6∶00—18∶00）內(nèi)的降溫效應(yīng)表現(xiàn)為不同程度的波動(dòng)情況，其中湖濱公園的降溫效應(yīng)波動(dòng)幅度最大（方差=14.30），在某些觀測(cè)時(shí)刻出現(xiàn)降溫效應(yīng)為負(fù)值的情況，而南施公園的降溫效應(yīng)波動(dòng)幅度最小（方差=1.67），降溫效應(yīng)表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定。這表明由于受測(cè)量日期和公園周邊環(huán)境等多種因素的影響，各公園綠地在特定時(shí)刻的降溫效應(yīng)均表現(xiàn)出一定的不確定性。相對(duì)而言，公園綠地在測(cè)量時(shí)段內(nèi)降溫效應(yīng)的平均值能較好地反映其降溫能力。各公園綠地降溫效應(yīng)的平均值大小排序?yàn)椋悍街薰珗@（6.23℃）>紅楓林（5.45℃）>金姬墩公園（4.89℃）>中塘公園（4.56℃）>中央公園（4.15℃）>星海公園（3.39℃）>湖濱公園（2.92℃）>南施公園（2.48℃）。

2.2.2 公園綠地增濕效應(yīng)

如表3所示，各公園綠地在觀測(cè)時(shí)段（6∶00—18∶00）內(nèi)的增濕效應(yīng)表現(xiàn)為不同程度的波動(dòng)情況，其中湖濱公園的增濕效應(yīng)波動(dòng)幅度最大（方差=41.57），紅楓林公園的增濕效應(yīng)波動(dòng)幅度最?。ǚ讲?9.48），而南施公園在某些觀測(cè)時(shí)刻出現(xiàn)增濕效應(yīng)為負(fù)值的情況。同時(shí)，各公園綠地在特定時(shí)刻的增濕效應(yīng)表現(xiàn)出一定的不確定性。相對(duì)而言，公園綠地在測(cè)量時(shí)段內(nèi)增濕效應(yīng)的平均值能較好地反映其增濕能力。各公園綠地增濕效應(yīng)的平均值大小排序?yàn)椋悍街薰珗@（17.62%）>湖濱公園（16.75%）>紅楓林公園（13.86%）>中央公園（13.25%）>金姬墩公園（13.24%）>中塘公園（12.45%）>星海公園（10.92%）>南施公園（9.71%）。

2.3 公園綠地降溫增濕效應(yīng)的影響因素分析

2.3.1 降溫效應(yīng)影響因素

如圖1所示，公園綠地面積與降溫效應(yīng)呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系（ R=0.746，P <0.05），表明公園綠地的面積越大，其降溫效應(yīng)就越顯著。此外，喬木覆蓋率和水域面積占比也都與降溫效應(yīng)呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，但未達(dá)到顯著水平（ R=0.533，P=0.174;R=0.350，P =0.395）。周長(zhǎng)面積比與降溫效應(yīng)存在負(fù)相關(guān)（ R=-0.621，P=0.101） ，表明隨著公園綠地的周長(zhǎng)面積比變小，其降溫效應(yīng)有所增強(qiáng)。

面積較大的公園綠地往往擁有多樣的植栽類型與充足的植栽數(shù)量，從而表現(xiàn)為顯著且穩(wěn)定的降溫效應(yīng)，例如方洲公園和紅楓林公園。相比之下，星海公園和南施公園由于面積較小，且受周邊高密度建筑環(huán)境的影響，因此呈現(xiàn)出較弱的降溫效應(yīng)。已有相關(guān)研究[21-22]均表明較大面積的公園綠地比小面積的公園具有更為顯著的降溫效應(yīng)，與本文得到的分析結(jié)論類似。如Chang[21]等通過(guò)對(duì)臺(tái)北市的61個(gè)公園進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，研究發(fā)現(xiàn)面積較大的公園綠地的降溫效果明顯大于面積較小的公園綠地，且公園綠地內(nèi)部氣溫與周邊對(duì)照觀測(cè)點(diǎn)的氣溫差值與公園面積大小呈現(xiàn)非線性關(guān)系?；诖耍疚慕ㄗh在公園改造或新建公園的實(shí)踐項(xiàng)目中，應(yīng)考慮滿足一定的公園綠地面積。如果公園綠地的面積受限且周邊建筑密度較大，則應(yīng)在公園綠地內(nèi)以喬木種植為主，從而保持或提高公園綠地的降溫效應(yīng)。

2.3.2 增濕效應(yīng)影響因素

如圖2所示，水域面積占比與增濕效應(yīng)呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系（ R=0.592，P <0.05），表明隨著水域面積的增加，公園綠地的增濕效應(yīng)不斷增強(qiáng)。公園綠地面積和喬木覆蓋率與公園綠地的增濕效應(yīng)也存在正相關(guān)關(guān)系（ R=0.425，P=0.293;R=0.440，P =0.276），只不過(guò)未達(dá)到顯著水平。而周長(zhǎng)面積比與公園綠地的增濕效應(yīng)表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系（ R=-0.536，P =0.171），表明隨著周長(zhǎng)面積比的數(shù)值變小，公園綠地的增濕效應(yīng)有所增強(qiáng)。

隨著公園綠地內(nèi)水體面積占比的增大，水體蒸發(fā)可有效促進(jìn)公園綠地的增濕效應(yīng)，例如方洲公園和湖濱公園。方洲公園內(nèi)的水體為規(guī)則狀聚合形態(tài)，其增濕效應(yīng)大于內(nèi)部為帶狀水體或分散水體的公園綠地;而湖濱公園由于位于金雞湖畔，其增濕效應(yīng)受到金雞湖大面積水體的影響而有所增強(qiáng)。熊瑤等[23]以蘇州留園為例，借助微氣候數(shù)字模擬軟件研究江南古典園林各景觀要素的具體微氣候效應(yīng)，結(jié)果表明留園水體占比25%時(shí)，水體對(duì)庭園溫濕度的調(diào)節(jié)效應(yīng)達(dá)到最大值，而后水面再增加，其對(duì)降溫、增濕方面的貢獻(xiàn)不再顯著增加。然而由于研究對(duì)象的不同，本研究基于實(shí)測(cè)結(jié)果認(rèn)為公園綠地內(nèi)水體面積占比大于10%時(shí)即可體現(xiàn)較顯著的增濕效應(yīng)。綜上，從公園綠地的增濕效應(yīng)角度考慮，本文建議在公園綠地的營(yíng)建過(guò)程中應(yīng)注意保持一定的水體面積占比，且水體形態(tài)以規(guī)則狀聚合形態(tài)為宜。

3 結(jié)論

基于對(duì)8個(gè)公園綠地的夏季實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，本文分析了蘇州金雞湖中央商務(wù)區(qū)內(nèi)公園綠地的降溫增濕效應(yīng)及其影響因素。主要結(jié)論如下：

1） 各公園綠地在測(cè)量時(shí)段內(nèi)空氣溫度與相對(duì)濕度的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)反相關(guān)系。中塘公園的平均空氣溫度最高，星海公園的平均相對(duì)濕度最高，金姬墩公園的空氣溫度和相對(duì)濕度水平均為最低。

2） 各公園綠地在測(cè)量時(shí)段內(nèi)的降溫增濕效應(yīng)表現(xiàn)為不同程度的波動(dòng)情況。湖濱公園的降溫增濕效應(yīng)波動(dòng)幅度均為最大，南施公園的降溫效應(yīng)波動(dòng)幅度最小，而紅楓林公園的增濕效應(yīng)波動(dòng)幅度最小。對(duì)于測(cè)量時(shí)段內(nèi)的平均值而言，方洲公園表現(xiàn)為最大的降溫增濕效應(yīng)（△Tavg=6.23℃，△Havg=17.62%），南施公園表現(xiàn)為最小的降溫增濕效應(yīng)（△Tavg=2.48℃，△Havg=9.71%）。

3） 公園綠地面積與形狀、公園內(nèi)喬木覆蓋率以及水體面積占比均與公園綠地的降溫增濕效應(yīng)存在一定的相關(guān)關(guān)系。公園綠地面積對(duì)其降溫效應(yīng)影響最為顯著，而公園內(nèi)水體面積占比對(duì)其增濕效應(yīng)的影響最為顯著。

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