城市公園景觀格局對(duì)熱島效應(yīng)的影響研究進(jìn)展

李帥琦 王祖?zhèn)?胡春明 齊天杰

摘要 城市綠地是緩解城市熱島效應(yīng)的重要方式之一，以往研究多聚焦于城市綠地對(duì)周邊熱環(huán)境的影響，較少關(guān)注城市公園內(nèi)外部景觀格局差異對(duì)于城市熱島效應(yīng)的影響。對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，通過(guò)整合分析，從研究趨勢(shì)、研究手段、研究成果三方面進(jìn)行歸納，探討了公園內(nèi)部景觀斑塊，公園總體形態(tài)特征，不同研究區(qū)、研究方法、研究指標(biāo)對(duì)于結(jié)果產(chǎn)生的可能性影響。分析發(fā)現(xiàn)，公園內(nèi)部景觀類(lèi)型所占比例與公園總體形態(tài)特征對(duì)熱島效應(yīng)緩解程度和輻射范圍不同；其次研究區(qū)所處位置、不同研究方法和選取不同評(píng)價(jià)指標(biāo)也會(huì)對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生影響。已有的研究對(duì)于城市公園和熱島效應(yīng)相關(guān)性關(guān)注較少，并且不同研究區(qū)在溫度帶和干濕區(qū)域方面的差異導(dǎo)致研究結(jié)果呈現(xiàn)多樣性，仍需對(duì)于不同條件下的城市公園開(kāi)展本土研究，并分析其對(duì)熱島效應(yīng)的緩解程度，為未來(lái)城市公園的規(guī)劃布局，建設(shè)綠色宜居的城市提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 城市公園；景觀格局；熱島效應(yīng)

中圖分類(lèi)號(hào) X16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2023）09-0014-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.004

Abstract Urban green space is one of the important ways to alleviate urban heat island effect. Previous studies mostly focused on the impact of urban green space on the surrounding thermal environment， and paid less attention to the impact of the difference of internal and external landscape pattern of urban parks on urban heat island effect. This paper conducts literature research on relevant literature at home and abroad. Through integrated analysis， this paper summarizes the research trend， research means and research results， and discusses the possible impact of the park’s internal landscape patches， the overall morphological characteristics of the park， and different research areas， research methods and research indicators on the results. It is found that the proportion of landscape types in the park is different from the overall morphological characteristics of the park on the mitigation degree and radiation range of heat island effect; Secondly， the location of the study area， different research methods and the selection of different evaluation indicators will also affect the research results. Existing studies pay less attention to the correlation between urban parks and heat island effect， and the differences in temperature zones and dry and wet areas in different research areas lead to the diversity of research results. It is still necessary to carry out local research on Urban Parks under different conditions and analyze their mitigation degree of heat island effect， so as to provide reference for the planning and layout of urban parks in the future， provide scientific basis for building a green and livable city.

Key words Urban park;Landscape pattern;Heat island effect

基金項(xiàng)目 天津自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（18JCZDJC98000）。

作者簡(jiǎn)介 李帥琦（1997—），女，山東東營(yíng)人，碩士研究生，研究方向：城市公園與熱島效應(yīng)關(guān)系。

*通信作者，教授，博士，從事地球化學(xué)研究。

隨著城市人口的無(wú)節(jié)制擴(kuò)張和人均收入的快速增長(zhǎng)，人們對(duì)住房等基本城市設(shè)施的需求、能源、運(yùn)輸、水、廢物處理和衛(wèi)生設(shè)施呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)［1］，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)城市熱環(huán)境影響更加顯著。城市熱環(huán)境直接關(guān)系城市居民生活幸福感、城市居民健康以及城市的可持續(xù)發(fā)展［2］。城市“熱島效應(yīng)”是指城市氣溫高于郊區(qū)的現(xiàn)象，是城市氣候最明顯的特征之一，反映了城市化發(fā)展對(duì)城市環(huán)境的影響。城市熱島效應(yīng)不僅使城區(qū)溫度高于郊區(qū)，改變城市局部氣候特征，還會(huì)對(duì)一定范圍內(nèi)的大氣環(huán)流產(chǎn)生影響。同時(shí)，城市熱島對(duì)于城市內(nèi)動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育、人類(lèi)的身心健康也會(huì)造成不良影響。研究發(fā)現(xiàn)，城市綠地對(duì)于熱島效應(yīng)的緩解具有顯著作用，綠地中植被通過(guò)蒸騰作用可以直接消耗城市中的熱輻射，并且遮擋太陽(yáng)輻射和下墊面的熱反射［3］。

城市公園作為城市綠地中的一種特殊用地類(lèi)型，在減緩城市熱島效應(yīng)方面發(fā)揮著重要作用。城市公園不同景觀格局對(duì)降溫效率產(chǎn)生不同影響，水體和綠地是兩類(lèi)重要的具有降溫效果的下墊面類(lèi)型［4］。一般認(rèn)為城市公園水面所占比例對(duì)其降溫效率影響最大［5-7］，綠化覆蓋率則與熱島效應(yīng)呈負(fù)相關(guān)［5，8］。相比綠地水面等自然下墊面類(lèi)型，人工下墊面類(lèi)型對(duì)于熱島效應(yīng)緩解強(qiáng)度不大，不透水層比例增加會(huì)使公園降溫速率減?。?］。公園周長(zhǎng)面積等形狀指數(shù)對(duì)于城市公園降溫效果也存在影響，王帥帥等［9］對(duì)廣州市主城區(qū)進(jìn)行城市熱島分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，公園面積的不同范圍對(duì)于與熱島效應(yīng)的影響不同，公園形態(tài)特征和公園的最低溫度以及輻射范圍均有不可忽視的相關(guān)關(guān)系。有研究認(rèn)為公園形狀越窄，分區(qū)溫度越高［10］，但也有研究分析指出連續(xù)大塊的城市公園對(duì)于降溫效果的提升更好。同時(shí)，不同研究區(qū)的氣候位置、研究的時(shí)間季節(jié)等因素也會(huì)對(duì)于研究結(jié)果產(chǎn)生不可忽視的影響。對(duì)此，目前研究未取得共識(shí)并形成一般性規(guī)律。

總體來(lái)看，城市公園對(duì)于緩解熱島效應(yīng)起到積極影響。該研究著眼于城市公園內(nèi)部景觀格局和外部形態(tài)不同所產(chǎn)生的降溫效率差異進(jìn)行綜述，探討不同研究區(qū)和研究方法對(duì)于研究結(jié)果的影響，以期為未來(lái)城市公園規(guī)劃布局和公園內(nèi)部景觀設(shè)計(jì)提供理論和實(shí)踐支撐。

1 研究熱度

于2021年8月31日分別對(duì)中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)和Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，獲得158篇中文文獻(xiàn)和556篇英文文獻(xiàn)（表1）。從表1可知，城市公園及景觀格局對(duì)城市熱島效應(yīng)影響的研究熱度持續(xù)上升，相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。

通過(guò)文獻(xiàn)閱讀、遴選及適當(dāng)增補(bǔ)（圖1），最后確定56篇論文作為研究對(duì)象，包括中文論文31篇、英文論文25篇。各論文的研究角度、公園景觀格局對(duì)熱島效應(yīng)的影響機(jī)制及研究結(jié)果均各有亮點(diǎn)，這也是該研究分析的主要內(nèi)容。

由圖2可知，研究多聚焦于城市綠地景觀格局對(duì)于城市熱島效應(yīng)的影響，中外文章發(fā)表呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，說(shuō)明對(duì)于這一議題中外學(xué)術(shù)界的關(guān)注程度逐年攀升。相比較而言，聚焦在城市公園內(nèi)外部差異對(duì)于熱島效應(yīng)的影響研究較少，但是該領(lǐng)域已越來(lái)越受到研究者的關(guān)注。

2 研究角度

城市公園景觀格局對(duì)熱島效應(yīng)影響研究的角度總體包括3類(lèi)：一是側(cè)重于地表溫度，關(guān)注公園周邊溫度的變化趨勢(shì)及范圍；二是側(cè)重于公園內(nèi)部景觀格局，聚焦于不同景觀格局帶來(lái)的熱島效應(yīng)差異；三是圍繞景觀格局與溫度的耦合關(guān)系展開(kāi)研究。

2.1 地表溫度

實(shí)地調(diào)查與監(jiān)測(cè)［12-14］和Landsat熱紅外數(shù)據(jù)地表溫度反演［15-19］是現(xiàn)有研究中獲取地表溫度時(shí)空變化最常用的手段。實(shí)地調(diào)查通常通過(guò)確定取樣點(diǎn)位置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)地特征選取差異化取樣方法，選取不同類(lèi)型儀器進(jìn)行多次取樣，得到數(shù)據(jù)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法進(jìn)行分析最終得出地表溫度與城市公園冷島效應(yīng)耦合關(guān)系［20］。傳統(tǒng)的實(shí)地監(jiān)測(cè)易受到自然和人類(lèi)活動(dòng)干擾，因此依據(jù)對(duì)于該研究數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)研，半數(shù)以上學(xué)者更傾向于選擇衛(wèi)星遙感獲取地表溫度，或采用地面監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星遙感相結(jié)合的研究方法［21］。Landsat熱紅外數(shù)據(jù)地表溫度反演是當(dāng)前對(duì)于地表溫度分析最常用的方法，通用操作流程為：首先對(duì)衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、區(qū)域裁剪等預(yù)處理，然后根據(jù)NDVI值計(jì)算地表輻射比率并和熱紅外輻射亮度值進(jìn)行真實(shí)地表溫度反演，最終得到地表真實(shí)溫度分布圖。當(dāng)前研究多為一期或幾期遙感影像的對(duì)比分析，側(cè)重于城市公園對(duì)熱島效應(yīng)影響空間尺度上研究，但連續(xù)多期影像疊加，引入時(shí)間尺度的研究較少，同時(shí)遙感影像精度和不同溫度反演算法也會(huì)影響研究結(jié)果。

2.2 城市公園景觀格局

城市公園因規(guī)劃布局、所在地域特點(diǎn)和周邊環(huán)境影響而衍生出多種形態(tài)特征，公園形態(tài)特征通常通過(guò)景觀指數(shù)來(lái)進(jìn)行量化研究。景觀指數(shù)又可稱(chēng)為格局指數(shù)，是一種高度集中的景觀格局信息，可以反映其結(jié)構(gòu)組成和空間分布特征的定量參數(shù)［22］?？梢詫⒉煌螒B(tài)特征、結(jié)構(gòu)功能的景觀依據(jù)結(jié)構(gòu)特征和生態(tài)過(guò)程進(jìn)行量化，幫助了解區(qū)域內(nèi)景觀格局現(xiàn)狀，并預(yù)測(cè)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)計(jì)算對(duì)比景觀指數(shù)探討不同時(shí)空下景觀格局的演化，對(duì)景觀的未來(lái)規(guī)劃布局產(chǎn)生指導(dǎo)意義。

為了提高研究的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，需要根據(jù)不同研究區(qū)和其特點(diǎn)選取不同的景觀指數(shù)。常見(jiàn)基于結(jié)構(gòu)特征的景觀指數(shù)如表2所示。阮俊杰［23］對(duì)上海市中心城區(qū)城市公園與熱環(huán)境關(guān)系的研究中，選取斑塊面積、形狀指數(shù)、水面面積比例和不透水層比例等6個(gè)因子，闡明公園綠地景觀結(jié)構(gòu)特征和降溫作用之間相關(guān)關(guān)系。馮悅怡等［24］以北京市五環(huán)內(nèi)24個(gè)主要公園為研究范圍，從景觀構(gòu)成、斑塊形狀、空間布局3方面11個(gè)指標(biāo)，定量化描述公園總體景觀格局的空間結(jié)構(gòu)特征，探尋其和公園降溫效率之間耦合關(guān)系。由于景觀指數(shù)的可以將不同類(lèi)型景觀量化，所以景觀指數(shù)也可以用來(lái)跨地域比較不同景觀，F(xiàn)an等［18］對(duì)比了7個(gè)低緯度地區(qū)城市綠地的景觀形狀指數(shù)（LSI）和分維數(shù)（FRACT）并與UCI強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)性分析，研究表明景觀斑塊復(fù)雜性越高，降溫效果越好。石蕾潔等［25］在西安市中心城區(qū)的研究選取了斑塊類(lèi)型水平和景觀水平2大類(lèi)11個(gè)景觀指數(shù)，也得出了相似結(jié)論。景觀指數(shù)的恰當(dāng)選取對(duì)于景觀格局與熱效應(yīng)相互關(guān)系研究非常重要，陳愛(ài)蓮等［26］研究發(fā)現(xiàn)，選取同年同地區(qū)作為固定研究區(qū)，計(jì)算不同的景觀格局指數(shù)共24個(gè)，只有5個(gè)指標(biāo)和某些月份的地表溫度具有顯著相關(guān)，因此景觀格局指數(shù)可以用來(lái)輔助分析城市熱島效應(yīng)但需要對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)和甄別。

2.3 耦合關(guān)系

相關(guān)研究使用的空間分析方法可以分為：緩沖區(qū)與疊加分析、景觀空間插值、景觀三維分析和景觀網(wǎng)絡(luò)分析。不同分析方法可能對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生一定影響。緩沖區(qū)分析可以直觀反映景觀變量的自然分異特點(diǎn)，是幫助解決鄰近度問(wèn)題的空間分析工具。建立緩沖區(qū)對(duì)于研究不同景觀格局城市公園對(duì)熱島效應(yīng)降溫效率和輻射范圍具有重要意義，花利忠等［27］根據(jù)公園周邊地表溫度反演結(jié)果，以100 m為間距，向外設(shè)立12個(gè)緩沖區(qū)，分區(qū)得到每個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)的平均地溫，以此推算研究區(qū)內(nèi)15個(gè)城市公園的降溫效果和輻射范圍。肖逸等［28］通過(guò)考慮遙感圖像分辨率并結(jié)合研究區(qū)面積窄小的特點(diǎn)，分別沿社區(qū)公園邊界向外設(shè)立30 m緩沖帶，建立總距離為600 m的20個(gè)緩沖區(qū)。景觀空間插值主要通過(guò)各種對(duì)樣本點(diǎn)和插值點(diǎn)的分析，描述區(qū)域空間特征和影響因素等。潘劍彬等［13］對(duì)北京公園綠地?zé)崾孢m度研究中，選取17個(gè)樣點(diǎn)及約200個(gè)空間插值子樣點(diǎn)，計(jì)算Kriging插值得出公園綠地和熱舒適度的相關(guān)關(guān)系。景觀三維分析可以利用GIS軟件中的相應(yīng)分析工具并結(jié)合研究區(qū)其他數(shù)據(jù)，如地形數(shù)據(jù)、降水?dāng)?shù)據(jù)、氣溫?cái)?shù)據(jù)等，將不同類(lèi)型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可量化因子利于后續(xù)研究。景觀網(wǎng)絡(luò)分析主要基于數(shù)學(xué)理論，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型，通過(guò)流量分析和尋找最短路徑，在城市公園建設(shè)布局發(fā)揮現(xiàn)實(shí)作用。利用空間分析方法獲取空間尺度上城市公園對(duì)周邊地區(qū)降溫效果和范圍是該領(lǐng)域常用的研究方法，但對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，單一空間尺度上的研究較多，鮮少有研究引入時(shí)間尺度，或因變量過(guò)多難以控制。在時(shí)間尺度上對(duì)于城市公園對(duì)熱環(huán)境影響的分析仍需進(jìn)行更加深入的研究。

3 影響機(jī)制

無(wú)論研究角度側(cè)重于哪方面，其最終目的均為揭示城市公園對(duì)熱島效應(yīng)的緩解機(jī)制?？傮w上，緩解效果取決于城市公園內(nèi)在景觀格局及外在形態(tài)特征兩方面。

3.1 內(nèi)在景觀格局對(duì)降溫效果的影響

城市公園內(nèi)部景觀格局差異對(duì)于其自身降溫效果的影響一直被眾多研究者關(guān)注。城市公園內(nèi)部實(shí)際水面面積、植被覆蓋面積及郁閉度和不透水層比例會(huì)對(duì)城市公園自身降溫效果存在顯著影響。

水體具有較大的比熱容，在同等溫度變化下，水體溫度變化幅度最小，因此水面面積所占比例對(duì)于城市公園降溫效果具有重要影響。肖捷穎等［6］研究發(fā)現(xiàn)，與公園降溫幅度最具有相關(guān)關(guān)系的是水面面積所占比例，研究得出，若希望增強(qiáng)公園降溫幅度，水體比例應(yīng)至少超過(guò)19%。李東海等［29］研究得出，水體在景觀中所占比例與地表溫度呈現(xiàn)強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.72。阮俊杰［23］運(yùn)用緩沖區(qū)疊加分析的研究方法，發(fā)現(xiàn)隨著公園內(nèi)水面面積的增加，其降溫效果顯著增強(qiáng)，相關(guān)擬合系數(shù)（R2）為0.289 7。雖然大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)水體降溫效果明顯，但成實(shí)等［30］研究指出，在其研究區(qū)范圍內(nèi)，水體因子和公園內(nèi)部溫度的相關(guān)性不強(qiáng)，公園中水體面積比例對(duì)于公園外部環(huán)境溫度影響較大，但水體形態(tài)對(duì)于公園周邊降溫效果暫無(wú)相關(guān)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，若水面面積總體提升10 hm2，則公園總體降溫效果可提升1%。馮悅怡等［24］研究發(fā)現(xiàn)，城市公園對(duì)周邊環(huán)境的降溫幅度與水體面積大小高度相關(guān)的同時(shí)，也和公園所處位置密切相關(guān)。水體面積越大，公園冷島效應(yīng)越明顯。雖然眾多研究中選取的研究區(qū)和研究方法各不相同，但對(duì)于水體之于熱島效應(yīng)的強(qiáng)削弱作用在所有研究中保持一致，關(guān)于水體面積是否存在閾值可使降溫效率達(dá)到最優(yōu)解，以及水體形狀指數(shù)是否會(huì)對(duì)于降溫效果產(chǎn)生影響暫無(wú)定論。隨著城市化的快速推進(jìn)，城市容量趨于飽和，找出使降溫效率最大化的水面閾值，才能更好兼顧發(fā)展與環(huán)境的平衡。

綠地在城市中對(duì)于調(diào)節(jié)城市氣候、保護(hù)生物多樣性和改善城市形象起到重要作用［2］。城市公園中的植被覆蓋率、林木種類(lèi)以及三維綠量對(duì)其降溫效果也起到了不可忽視的影響。眾多研究均表明，綠量越大，公園冷島效應(yīng)越明顯［7，13，24，30-31］。但綠地之于城市公園的降溫效果也受到植物種類(lèi)結(jié)構(gòu)、綠地斑塊形狀和時(shí)間尺度的影響。植物通過(guò)蒸騰作用降低環(huán)境溫度，同時(shí)也增強(qiáng)了空氣濕度。劉嬌妹等［20］研究發(fā)現(xiàn)，相比于普通種植形式，復(fù)層結(jié)構(gòu)（喬-灌-草）在水平和垂直層次上具有更好的降溫增濕效應(yīng)。潘劍彬等［13］研究發(fā)現(xiàn)，人體熱舒適度與植被郁閉度和葉面面積指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。植物群落郁閉度可以減緩樣地內(nèi)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，因此植物群落郁閉度對(duì)于熱量緩解有重要影響。相似葉面積指數(shù)的針葉林和闊葉林，后者因群落郁閉度較大而更能緩解局地氣溫升高。成實(shí)等［30］研究發(fā)現(xiàn)，綠地面積以及綠地周長(zhǎng)面積比也對(duì)城市公園降溫效果產(chǎn)生了一定影響，公園內(nèi)綠地面積對(duì)于公園內(nèi)部溫度影響較大。Kong等［32］在上海城區(qū)的研究表明，在一定植被覆蓋率下，綠地聚集分布比碎片化分布具有更強(qiáng)的降溫效果，增加綠地形狀的整體復(fù)雜性可以增強(qiáng)對(duì)周邊環(huán)境的降溫效果。但是以往研究多注重于綠地整體降溫效果，對(duì)于不同植被群落類(lèi)型對(duì)熱島緩解效果未進(jìn)行單獨(dú)性檢驗(yàn)。同時(shí)研究區(qū)的位置氣候等條件也會(huì)影響植被種類(lèi)與生長(zhǎng)狀態(tài)，因此今后的研究仍需關(guān)注不同植被種類(lèi)對(duì)于熱效應(yīng)的緩解，并提出更好降溫效果和范圍的植被覆蓋率和群落結(jié)構(gòu)。

通常情況下，不透水層比例越大，其熱島效應(yīng)越明顯。不透水層在城市公園中所占比例是學(xué)者研究的一個(gè)重要方面，肖捷穎等［6］研究發(fā)現(xiàn)，與公園降溫速率相關(guān)性最強(qiáng)的是不透水層比例?；ɡ业龋?7］研究發(fā)現(xiàn)，公園自身面積越大，公園內(nèi)不透水層比例越小，公園內(nèi)部溫度越低，公園冷島（PCI）越顯著，但其降溫強(qiáng)度和輻射范圍與不透水層大小相關(guān)關(guān)系不顯著。有研究指出，不透水層比例存在一個(gè)閾值，超過(guò)這個(gè)閾值，公園降溫速率減小并趨近于0，如對(duì)石家莊市的研究［33］結(jié)果表明，若考慮提高公園降溫效率，公園內(nèi)不透水層面積應(yīng)小于50%。除面積因子外，時(shí)間尺度的變化也會(huì)影響不透水層與公園降溫速率相關(guān)關(guān)系。Chang等［34］研究發(fā)現(xiàn)，不透水層在夏季可以吸收和反射大量的入射光線，導(dǎo)致公園內(nèi)部溫度快速上升，“公園冷島”反而變?yōu)椤肮珗@熱島”，然而在冬季，公園不透水層對(duì)于內(nèi)部溫度影響表現(xiàn)不明顯。Li等［10］對(duì)鄭州市的研究也得出了相似結(jié)論，認(rèn)為不透水層具有增暖效應(yīng)。目前對(duì)不不透水層比例與熱島效應(yīng)相關(guān)關(guān)系研究結(jié)論較為統(tǒng)一，但對(duì)于不透水層類(lèi)型識(shí)別和閾值確定等方面仍存在諸多不確定性。另外不同溫度帶和干濕地區(qū)的研究區(qū)選取也會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定程度影響。

3.2 外在形態(tài)特征對(duì)降溫效果的影響

城市公園總體形態(tài)也是學(xué)者研究的一個(gè)重要方面。周長(zhǎng)和面積是公園總體形態(tài)主要分析指標(biāo)，通常情況下研究者通過(guò)公園周長(zhǎng)、面積、周長(zhǎng)面積比等形狀指數(shù)因子來(lái)進(jìn)行研究?；ɡ业龋?7］通過(guò)公園冷島（PCI）和公園周長(zhǎng)面積比之間多元回歸關(guān)系發(fā)現(xiàn)，PCI強(qiáng)度與公園周長(zhǎng)面積比呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即公園整體形狀越復(fù)雜，公園冷島效應(yīng)越強(qiáng)，反之對(duì)于周?chē)鸁釄?chǎng)降溫幅度最大；在同等面積下，邊界越復(fù)雜的公園相比形狀簡(jiǎn)單的公園，降溫效果越好。當(dāng)公園形態(tài)一定時(shí)，大公園相比小公園降溫作用更強(qiáng)［3］。但一些學(xué)者也提出了其他看法，如Cheng等［35］提出，公園的大小和冷卻效果之間存在非線性關(guān)系，在為周?chē)h(huán)境降溫方面，大公園并不比小公園具有優(yōu)勢(shì)。Qiu等［36］研究發(fā)現(xiàn)，若需要增強(qiáng)公園冷島效應(yīng)，在擴(kuò)大公園面積的同時(shí)，公園整體形狀盡量簡(jiǎn)單。但在經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)，城市用地緊張的現(xiàn)狀下，提出更好公園面積的閾值是最有價(jià)值的。王帥帥等［9］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)公園面積增加到一定閾值時(shí)，公園平均溫度不會(huì)繼續(xù)隨面積增大而減小?；ɡ业龋?7］以廈門(mén)市15個(gè)城市公園為對(duì)象，研究發(fā)現(xiàn)達(dá)到公園降溫速率最高的公園面積閾值為55 hm2，這對(duì)未來(lái)城市公園規(guī)劃布局有重要意義。此外，有研究指出，公園內(nèi)部斑塊形狀也會(huì)對(duì)公園整體降溫效果產(chǎn)生影響［6］。國(guó)外一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)，城市公園內(nèi)部景觀破碎度等指標(biāo)也會(huì)影響公園整體降溫速率，如Kim等［37］基于得克薩斯州的研究結(jié)果表明，面積較大且內(nèi)部連通度較好的城市公園與鄰近地區(qū)的低溫有關(guān)，而破碎度較高和孤立的景觀與地表溫度呈負(fù)相關(guān)。同時(shí)，當(dāng)公園形態(tài)一定時(shí)，不同時(shí)間尺度也會(huì)對(duì)公園降溫效果產(chǎn)生影響，Ren等［38］研究表明，城市公園形態(tài)對(duì)于其降溫效果的影響在夏季比秋季更明顯，因此城市公園形態(tài)在緩解熱島效應(yīng)方面的作用在夏季比秋季更重要。目前，對(duì)于城市公園面積和總體形態(tài)對(duì)于熱島效應(yīng)的緩解效果因研究尺度和研究指標(biāo)不同仍存在爭(zhēng)議，此外，研究區(qū)位置和周邊人類(lèi)活動(dòng)影響也會(huì)對(duì)其降溫效果產(chǎn)生影響。

4 研究成果總體分析

城市公園景觀格局差異對(duì)熱島效應(yīng)影響受到了廣泛關(guān)注，但不難發(fā)現(xiàn)，部分研究者的研究結(jié)果看似“相悖”。綜上所述，造成這些差異的影響因子可能為研究區(qū)氣候與季節(jié)差異和研究區(qū)所選取的公園位置差異等。不同研究區(qū)通過(guò)氣候特征和研究區(qū)周邊土地利用狀況，直接或間接對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生影響。

現(xiàn)有的基于城市公園景觀格局對(duì)熱島效應(yīng)研究影響的研究，選取的研究區(qū)在溫度帶、干濕區(qū)域、氣候特點(diǎn)方面具有多樣性。陳朱等［8］選取上海市15個(gè)城市公園為研究區(qū)，通過(guò)實(shí)地觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，面積較小的公園降溫效果甚至好于大公園，但此研究結(jié)果不支持其他研究結(jié)果。周東穎等［16］對(duì)哈爾濱市區(qū)的研究表明，大公園的降溫效果要好于幾個(gè)面積之和與其面積相等的小公園的降溫效果。Dimoudi等［39］研究表明，隨公園面積增加，公園降溫效果也在增強(qiáng)。Chang等［34］在臺(tái)北的研究也表明，雖然公園面積和降溫程度為非線性關(guān)系，但大公園比小公園溫度更涼爽。產(chǎn)生上述研究結(jié)果差異的原因可能在于，研究選取季節(jié)與研究區(qū)最大熱島效應(yīng)季節(jié)的不完全重合。陳朱等［8］研究觀測(cè)時(shí)間為秋季，并且研究區(qū)位置為上海市，氣候類(lèi)型為北亞熱帶季風(fēng)氣候，秋季為其熱島效應(yīng)峰值季節(jié)；Chang等［34］研究區(qū)位于臺(tái)北市，氣候類(lèi)型屬濕潤(rùn)亞熱帶氣候，最大城市熱島出現(xiàn)季節(jié)為夏季，該研究觀測(cè)時(shí)間為夏冬季；周東穎等［16］研究區(qū)為哈爾濱市區(qū)，氣候類(lèi)型為溫帶季風(fēng)氣候，最大城市熱島出現(xiàn)在冬季［40］，該研究觀測(cè)時(shí)間為秋季。

除最大熱島出現(xiàn)季節(jié)不同外，不同氣候類(lèi)型研究區(qū)水面面積和植被面積也會(huì)受到季節(jié)更替的影響，我國(guó)北方地區(qū)植被和水面季節(jié)性變化尤其明顯，秋冬植被稀疏，水面冰凍，有些區(qū)域甚至直接變?yōu)槁阃恋孛?，反而?huì)加劇熱島效應(yīng)［33］。研究區(qū)所處氣候和干濕區(qū)域差別直接導(dǎo)致最大城市熱島出現(xiàn)時(shí)間的差異和公園實(shí)際景觀格局更替，成為一些研究結(jié)果呈現(xiàn)多樣性的原因。

公園所處城市、在城市中所處位置以及公園周邊用地類(lèi)型都會(huì)對(duì)公園降溫效果和降溫范圍產(chǎn)生不同影響。例如，花利忠等［27］研究發(fā)現(xiàn)，不同城市城市公園冷島效應(yīng)存在不同閾值，廈門(mén)、廣州、北京的公園面積為55 hm2時(shí)冷島效率最高，而山城重慶公園面積為14 hm2時(shí)冷島效率達(dá)到最大。城市公園分布在中心城區(qū)、近郊區(qū)和遠(yuǎn)郊區(qū)也會(huì)使公園對(duì)熱環(huán)境影響產(chǎn)生差異。徐麗華等［41］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)城市公園處于中心城區(qū)時(shí)，因此區(qū)域熱島強(qiáng)度最大，所以降溫效率最高，從中心城區(qū)向外，城市公園的降溫效率呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。陳朱等［8］觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，市區(qū)中的公園各群落類(lèi)型溫度在秋季中午明顯低于郊區(qū)公園。許多研究均發(fā)現(xiàn)，若公園周邊地區(qū)用地類(lèi)型會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)熱島效應(yīng)，則公園降溫程度明顯但降溫范圍縮小，同時(shí)公園周邊存在大面積水域或其他自然景觀也會(huì)對(duì)研究產(chǎn)生影響。

綜上所述，研究區(qū)氣候位置，觀測(cè)選取時(shí)間等因素均會(huì)對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生一定程度影響，且多數(shù)研究結(jié)果并非受單一因素影響。因此，在同一研究中盡量控制變量，對(duì)于不同研究區(qū)應(yīng)考慮多種客觀因素差異是未來(lái)開(kāi)展相關(guān)研究需要考慮的。

5 研究展望

隨著城市建設(shè)用地日益緊張，城市熱島效應(yīng)加劇，城市人居環(huán)境急需改善，城市公園對(duì)改善熱島效應(yīng)的研究受到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。以往研究從城市公園內(nèi)部景觀格局和外部形態(tài)特征做了深入分析，從對(duì)單一景觀類(lèi)型比例對(duì)熱島效應(yīng)的影響［5-6，42-43］、對(duì)公園總體形態(tài)特征的關(guān)注［23，30，44］，逐步聚焦于出現(xiàn)最大冷島效應(yīng)的公園面積閾值，更好的降溫強(qiáng)度和范圍，說(shuō)明對(duì)于城市公園降溫效果的研究正從定性向定量化轉(zhuǎn)變，隨著研究逐漸深入，還有以下幾方面仍需探討。

從研究尺度方面，以往研究多聚焦于空間尺度上對(duì)城市公園景觀格局和整體形態(tài)對(duì)熱島效應(yīng)影響，未來(lái)研究應(yīng)引入時(shí)間尺度，探討不同時(shí)間段、不同季節(jié)、不同年份下城市公園冷島效應(yīng)的時(shí)間變化趨勢(shì)，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)做深入分析。以期根據(jù)區(qū)域內(nèi)時(shí)間變化選取適當(dāng)?shù)墓珗@面積閾值和內(nèi)部景觀構(gòu)成比例［16］，為緩解熱島效應(yīng)提供整體最優(yōu)解。

在閾值研究方面，不同學(xué)者對(duì)此類(lèi)閾值研究已經(jīng)取得了一定成果［20，25，33］，但因不同城市所處位置、地形、氣候、干濕度等客觀因素影響，閾值存在多樣性，能否找出具有普適性的定量指標(biāo)，建立城市公園降溫效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是未來(lái)研究的另一重點(diǎn)。

最后對(duì)于不同研究區(qū)，選取符合其特點(diǎn)的研究方法也非常重要，以往研究多以實(shí)地勘測(cè)為主，隨著研究深入，衛(wèi)星遙感結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)分析成為主導(dǎo)方法，但不同衛(wèi)星和算法的選取、遙感精度以及景觀指數(shù)選取會(huì)對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生很大影響。如何找到區(qū)域最優(yōu)研究方法，并進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)證也是未來(lái)的課題之一。目前學(xué)科交叉日益頻繁，在其他學(xué)科尋找能夠解決本學(xué)科問(wèn)題的新方法也值得更多關(guān)注。

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