福州市城市公園的冷島效應(yīng)及其影響因素

摘要：【目的】城市公園是緩解城市熱島效應(yīng)的重要途徑之一。分析城市公園景觀特征對冷島效應(yīng)的影響，基于城市公園降溫閾值（TVoE）的概念確定城市公園的規(guī)模閾值，發(fā)揮城市公園緩解城市熱環(huán)境的最大效益，為城市公園設(shè)計以最大效率緩解熱環(huán)境問題提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳訪andsat遙感影像反演的地表溫度與土地利用等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，應(yīng)用緩沖區(qū)法計算城市公園的冷島效應(yīng)特征，從降溫距離、降溫幅度、降溫梯度3個方面量化福州市城市公園冷島效應(yīng)，并基于城市公園景觀特征對其影響要素進行分析?！窘Y(jié)果】①福州市城市公園具有明顯的冷島效應(yīng)，城市公園冷島效應(yīng)特征降溫距離分布在0.1～0.6 km，降溫幅度在0.02～8.50 ℃，降溫梯度在0.04～17.00 ℃/km。②城市公園溫度與其面積、周長、形狀指數(shù)呈負相關(guān)，城市公園冷島效應(yīng)指標(biāo)與城市公園面積、周長、形狀指數(shù)呈正相關(guān);根據(jù)城市公園面積與公園內(nèi)部平均地表溫度、降溫梯度的函數(shù)擬合結(jié)果可知，城市公園面積閾值在0.768～50 hm²。③城市公園組成中綠地、水體面積占比對冷島效應(yīng)影響程度具有一定的差異，以最小城市公園面積0.768 hm²達到的冷島效應(yīng)特征為依據(jù)，有水體的城市公園中綠地與水體總面積占比均大于53.39%、無水體城市公園中綠地總面積占比均大于72.46%時具有較好的冷島效應(yīng)?！窘Y(jié)論】城市公園景觀特征對冷島效應(yīng)存在影響，且具有閾值區(qū)間；福州城市公園設(shè)計過程中將其面積控制在0.768～50 hm²的范圍內(nèi)，并通過綠地、水體的聚集分布式景觀設(shè)計，在有限的城市用地中有效地緩解城市熱環(huán)境問題，提高城市人居環(huán)境。

關(guān)鍵詞：城市公園；冷島效應(yīng)；緩沖區(qū)分析；降溫閾值；福州市

中圖分類號：TU985 文獻標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1000-2006（2024）03-0295-09

The cold island effect and its influence on urban parks in Fuzhou City， China

LIU Yanfen^1，2，HUANG Ruxian^1，2，AI Jinwen^1，2， YANG Liuqing^1，2，YU Kunyong^1，3，LIU Jian^{1，2，3*}

（1. University Key Laboratory for 3S Technology and Optimized Utilization of Resources in Fujian Province， Fuzhou 350002， China; 2. College of Landscape Architecture and Art， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China；3. College of Forestry， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China）

Abstract：【Objective】 Urban park represent an important land use strategy to mitigate the urban heat island effect. In this study， we analyzed the influences of urban park landscape features on the cold-island effect. We also determined the scale threshold of urban parks based on the urban park cooling threshold （TVoE） concept to assess the ability of urban parks to mitigate the urban thermal environment. Our findings provide a theoretical basis for designing urban parks that can mitigate the thermal environment with maximum efficiency. 【Method】 Using surface temperatures and land use data extracted from Landsat remote sensing image inversion， the buffer zone method was applied to calculate the characteristics of the cold-island effect in urban parks. We then quantified the cold-island effect in urban parks in Fuzhou City from three perspectives： cooling distance， magnitude， and gradient， and analyzed its influencing factors based on the landscape characteristics of urban parks. 【Result】 （1） Urban parks in Fuzhou City exhibited obvious cold-island effects. Specifically， the characteristic cooling distance was 0.1-0.6 km， the cooling magnitude was 0.02-8.50 ℃， and the cooling gradient was 0.04-17.00 ℃/km. （2） The temperature in urban parks and the cold-island effect index were negatively correlated with the area， perimeter， and shape index. According to the fitting results of the park temperature and cooling gradient curves， the urban park area threshold ranges from 0.768 to 50 hm². （3） There were differences in the degree of the cold-island effect related to the ratios of green space and water body areas in urban parks. Based on the cold-island effect characteristics achieved by the smallest urban park area （0.768 hm²）， the total green space and water body areas in urban parks with water bodies were greater than 53.39%， whereas the total green space area in urban parks without water bodies was greater than 72.46%. 【Conclusion】 The landscape characteristics of urban parks influence the cold-island effect and have threshold intervals. The design process for urban parks in Fuzhou City should control their areas in the range of 0.768-50 hm². Landscape design that addresses green space and water areas and distributions would maximize the benefits of mitigating the urban thermal environment， thereby improving urban habitats in the limited urban landscape.

Keywords：urban park; cold island effect; buffer zone analysis; cooling threshold; Fuzhou City

城市化的快速發(fā)展中，受城市下墊面熱力性質(zhì)的改變、能源的消耗，以及CO₂、人工廢熱排放的影響，引發(fā)一系列極端氣候現(xiàn)象進而影響城市居民的健康和生產(chǎn)生活等問題^[1-3]，在此背景下如何緩解城市熱環(huán)境成為主要環(huán)境問題。冷島效應(yīng)（cool island effect） 最早起源于對沙漠綠洲與湖泊觀測時發(fā)現(xiàn)的氣象現(xiàn)象，是指干旱地區(qū)的綠洲或湖泊相對于周圍環(huán)境溫度較低且以冷源的形式存在^[4]，即部分區(qū)域溫度低于周邊環(huán)境的現(xiàn)象。在城市冷島效應(yīng)研究過程中存在多種命名：1989年Roth等^[5]將“綠洲效應(yīng)”作為城市綠色空間降溫作用的稱呼；Spronken-Smith等^[6]將城市公園與周邊建筑環(huán)境的溫度差異稱呼為“公園冷島”現(xiàn)象，但也有部分學(xué)者將其稱為“冷島效應(yīng)”、“地區(qū)冷島強度”或“熱島強度”^[7-8]。

城市冷島效應(yīng)表現(xiàn)為植被、大面積水體組成以及使用透水覆蓋材料的地表覆蓋類型區(qū)域產(chǎn)生溫度低于周邊環(huán)境的現(xiàn)象^[9]，城市公園通常是水體和大面積綠地組合最集中的區(qū)域，通常被作為冷島效應(yīng)主要的研究對象。城市公園的主要景觀特征包括面積大小、形狀復(fù)雜程度以及公園內(nèi)部綠地、水體、不透水面的覆蓋率，城市公園景觀特征對冷島效應(yīng)具有重要的影響，城市公園冷島效應(yīng)的差異由多方面的影響要素共同決定^[10-12]，因此，許多研究者將城市公園的景觀特征作為切入點研究城市公園冷島效應(yīng)的影響因素。相關(guān)研究證明，綠地面積占比和水體面積占比與降溫幅度呈正相關(guān)關(guān)系，而不透水面的面積占比與降溫幅度呈負相關(guān)^[13-14]，即綠地、水體能更好地緩解熱環(huán)境，不透水面具有加劇熱環(huán)境的作用。有研究表明，城市公園的影響區(qū)域可以延伸到公園邊界之外^[15]，影響范圍因公園大小具有一定差異，如墨西哥一個500 hm²的公園其降溫效果達到公園約2 km寬度范圍^[16]；也有相關(guān)學(xué)者研究20個面積為2～53 hm²的公園發(fā)現(xiàn)影響范圍不超過公園的寬度；對寬度20～60 m小型公園降溫范圍的研究中，其影響范圍是公園寬度的2～4倍，平均降溫距離達到100 m^{[6，17]}。這也證明了城市公園的面積、周長與降溫幅度呈非線性關(guān)系，超過一定的閾值則降溫效率會大幅度降低，并且城市公園的閾值因城市地區(qū)的差異而多有不同^[11，18]，例如廈門的公園面積閾值為55 hm^2[14]，高雄、吉隆坡等區(qū)域的城市公園面積閾值為0.92～0.96 hm²，且低緯度地區(qū)溫度、濕度都較高的綠地面積其閾值比較小^[19]。

大量研究證明了城市公園冷島效應(yīng)在改善熱環(huán)境方面具有顯著效果。福建福州市地勢地貌復(fù)雜，多年成為“火爐城市”之一，因此對福州市城市公園景觀特征進行研究以改善熱環(huán)境具有現(xiàn)實意義。本研究基于Landsat影像獲取福州市地表溫度，計算城市公園冷島效應(yīng)指標(biāo)，從城市公園景觀設(shè)計角度，以可調(diào)控的因子對城市公園冷島效應(yīng)的影響因素進行分析，并通過城市公園的降溫閾值，為發(fā)揮城市公園緩解城市熱環(huán)境的最大效益及提高城市生態(tài)與人居環(huán)境提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

福州市為福建省省會城市（118°08′～120°31′E，25°15′～26°39′N），位于河口盆地中心，地勢西北高東南低，地貌復(fù)雜。屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季常青、夏長冬短，夏季以高溫高熱為主，是局地?zé)釒эL(fēng)暴、臺風(fēng)活動最集中的時期。近年來，福州市氣溫逐年變高，已連續(xù)多年進入中國氣象局國家氣候中心發(fā)布的“火爐城市”榜單，最熱月出現(xiàn)在7—8月，平均氣溫為33～37 ℃，極端最高氣溫為 42.3 ℃，最低氣溫-2.5 ℃。

本研究以《福州市城市總體規(guī)劃（2010—2020年）》中面積共1 447 km²的福州市中心城區(qū)為研究區(qū)域，采用成像時間為2020年7月22日的Landsat8 OLI/TIRS影像為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，軌道號均為119/42，中心點緯度25.988（N）、經(jīng)度118.919（E），空間分辨率為 30 m，研究區(qū)內(nèi)影像云量均小于10%。

1.2 研究方法

1.2.1 城市公園專題信息提取

參照福州市園林局公布的城市公園名單與Google Earth影像，根據(jù)相關(guān)研究中公園相連的大型水體提供了額外降溫效果的結(jié)論^[19]，將與大型水體相連的城市公園排除在外，此次選擇研究區(qū)60個城市公園進行分析。

1.2.2 地表溫度數(shù)據(jù)反演

輻射傳輸方程反演的溫度數(shù)據(jù)與地表溫度實測值最接近^[20]。輻射傳輸方程的原理為太陽對地表輻射能量，地表吸收能量后升溫，地表將太陽能以熱能形式儲存，然后地表向外輻射長波段能量，最后衛(wèi)星傳感器接收地表輻射能量^[21]。衛(wèi)星傳感器接收到的熱紅外輻射亮度值（L_λ）的表達式（輻射傳輸方程）為：

L_λ=[εB（T_s）+（1+ε）L↓]τ+L↓。（1）

溫度T的黑體在熱紅外波段的輻射亮度[B（T_s）]求解公式為：

可以用普朗克公式獲?。?/p>

T_s=K₂/ln[（K₁/B（T_s）+1）]。（3）

式中：L_λ為衛(wèi)星傳感器接收的熱紅外輻射亮度值;T_s為地表真實溫度;B（T_s）為黑體輻射亮度;ε為為地表比輻射率;τ為大氣在熱紅外波段的透過率;L↑為大氣的直接熱輻射即大氣上行輻射亮度;L↓為大氣向地表的熱輻射即大氣下行輻射亮度；K₁=774.89 W/（m²·μm·sr）， K₂=1 321.08 K。

1.2.3 城市公園冷島效應(yīng)計算

城市公園對周邊熱環(huán)境作用具有一定的范圍，為了定量分析公園對周邊熱環(huán)境緩解和影響作用，利用緩沖區(qū)分析法在ArcGIS 10.6 中以城市公園外部輪廓為基礎(chǔ)建立30 m為間隔的20個緩沖區(qū)（圖1），統(tǒng)計每個緩沖區(qū)的平均地表溫度；根據(jù)公式（4）將城市公園每個緩沖區(qū)平均地表溫度與公園的距離繪制成地表溫度曲線，如圖2a所示。三次多項式曲線擬合能更好描述溫度與距離之間的變化關(guān)系，將緩沖區(qū)與公園邊界的距離設(shè)為自變量l，將每個緩沖區(qū)的平均地表溫度（land surface temperature，LST）設(shè)為因變量T，建立LST-L距離關(guān)系，三次多項式函數(shù)T（l）建立如下^[22]：

T（l）=a×l³+b×l²+c×l+d。（4）

其中：l為城市公園邊界與緩沖區(qū)之間的距離，T （l） 為距離城市公園邊界l處的LST，a、b、c、d為參數(shù)。

隨著距公園邊界距離的增加緩沖區(qū)內(nèi)的LST增加，但增加率不斷降低直至變?yōu)?，此時T（l）函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)T′（l）為0時該點稱為第一轉(zhuǎn)折點，它決定了緩沖區(qū)內(nèi)LST隨著距公園距離的增加而首次降低的情況，如果沒有轉(zhuǎn)折點，則用T（l）函數(shù)一階導(dǎo)數(shù)的最小值來表示轉(zhuǎn)折點^[23]，將第1個轉(zhuǎn)折點與公園邊界的距離定義為最大降溫距離（max cooling distance，km）；城市公園第1個轉(zhuǎn)折點的地表溫度與城市公園內(nèi)平均溫度的差值為最大降溫幅度（max cooling magnitude， ℃）；最大降溫梯度（max cooling gradient， ℃/km）作為降溫幅度與降溫距離之間的比值（圖2）。

1.2.4 冷島效應(yīng)閾值計算

Yu等^[19]從成本效應(yīng)角度提出了降溫閾值的概念，并根據(jù)邊際效應(yīng)遞減規(guī)律確定城市綠地面積閾值大小。城市公園的冷島效應(yīng)是一個非線性過程，最大影響指數(shù)不能反映公園降溫效應(yīng)的空間連續(xù)過程^[24]，因此采用累積指數(shù)降溫梯度來確定降溫閾值。城市公園面積作為驅(qū)動變量與降溫梯度之間的對數(shù)回歸函數(shù)（y = alnx+ b） 被應(yīng)用于確定城市公園面積的閾值（圖2b、2c）。城市公園面積的增加會導(dǎo)致降溫閾值前的降溫梯度顯著加大，但隨著公園面積的進一步增加，降溫梯度增長率繼續(xù)下降后趨于平緩。當(dāng)擬合曲線的斜率等于1 時，最小城市公園面積可以較大化的降溫梯度為原則確定最佳降溫閾值。由于小型城市公園可能不會產(chǎn)生正的降溫梯度，因此降溫閾值被認為是所得對數(shù)回歸函數(shù)的斜率等于1、或降溫梯度等于0對應(yīng)的城市公園面積^[25]，其中降溫梯度等于0的值大于斜率a時，降溫閾值為降溫梯度等于0的值，反之降溫閾值等于a。

2 結(jié)果與分析

2.1 城市公園冷島效應(yīng)分析

根據(jù)研究區(qū)地表溫度反演的結(jié)果，福州市2020年7月22日的地表溫度為20.47～58.00 ℃，呈現(xiàn)為中心城區(qū)地表溫度較高、四周地表溫度較低（圖3）。冷島區(qū)域主要分布在熱容大、導(dǎo)熱率低的閩江流域、光明港水域、城市內(nèi)河等水體區(qū)域，以及植被覆蓋度高的林地和城市公園區(qū)域。

部分城市公園三項式擬合曲線如圖4所示，擬合曲線呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，公園對周圍一定距離的區(qū)域有較明顯的降溫效果，距離公園越遠，降溫效果逐漸減弱。由于公園面積及周邊環(huán)境的景觀特征、土地覆蓋類型的不同，不同城市公園的降溫效果也各有差異。將城市公園內(nèi)部的景觀特征分為綠地、水體和不透水面3類^[26]，60個城市公園中包括西湖公園、金山公園、琴亭湖公園、溫泉公園等32個有水體的城市公園，以及煙臺山公園、金雞山公園、勞動者公園、五風(fēng)公園等28個無水體的城市公園。統(tǒng)計城市公園內(nèi)綠地、水體、不透水面的地表溫度（圖5）可知：綠地地表溫度為43.1～50.9 ℃，平均值為47.3 ℃；水體地表溫度處于43.6～51.2 ℃，平均值為46.8 ℃；不透水面地表溫度處于43.6～51.3 ℃，平均值為48.3 ℃。城市公園內(nèi)不同景觀類型平均地表溫度表現(xiàn)為不透水面gt;綠地gt;水體，根據(jù)景觀類型性質(zhì)的差異，降溫效果大小排序為： 水體gt;綠地gt;不透水面。

分析顯示，福州市城市公園具有明顯的冷島效應(yīng)，城市公園降溫距離分布在0.1～0.6 km，降溫幅度為0.02～8.50 ℃，降溫梯度為0.04～17.00 ℃/km。城市公園中降溫距離最大的是烏山風(fēng)景區(qū)，降溫距離為0.622 km，降溫距離最小的是清心園，降溫距離為0.100 km；降溫幅度最大的是高蓋山公園，降溫幅度為8.50 ℃，降溫幅度最小的是文林山公園，降溫幅度為0.019 ℃；降溫梯度最大的城市公園是高蓋山公園，降溫梯度為17.15 ℃/km，降溫梯度最小的城市公園是文林山公園，降溫梯度為0.019 ℃/km（圖5）。

2.2 城市公園冷島效應(yīng)影響因素

2.2.1 城市公園景觀特征對地表溫度影響分析

為探究城市公園規(guī)模對城市公園地表溫度的影響，將城市公園內(nèi)部的平均地表溫度與城市公園的面積、周長、形狀指數(shù)進行相關(guān)性分析可知，城市公園地表溫度與公園面積、周長的相關(guān)系數(shù)分別為-0.541、-0.573，在0.01水平顯著正相關(guān)性，與形狀指數(shù)負相關(guān)，但相關(guān)性較不明顯。

城市公園平均地表溫度與其面積、周長、形狀指數(shù)為對數(shù)函數(shù)關(guān)系，隨著城市公園面積、周長的增加其內(nèi)部平均地表溫度不斷降低，但到達某一臨界值后變化趨于平緩。城市公園地表溫度與其面積的擬合結(jié)果見圖6a，城市公園的面積與城市公園平均地表溫度之間存在負對數(shù)函數(shù)關(guān)系，福州市城市公園面積在0～50 hm²時城市公園內(nèi)部平均溫度變化程度較大，大于50 hm²時城市公園內(nèi)部的平均溫度變化趨于平緩。城市公園的周長擬合結(jié)果為負對數(shù)函數(shù)關(guān)系（圖6b），福州市城市公園周長在0～2 km時城市公園內(nèi)部平均溫度變化程度較大，大于2 km時城市公園內(nèi)部的平均溫度變化趨于平緩。城市公園內(nèi)部平均溫度與公園形狀指數(shù)的對數(shù)擬合結(jié)果表明，城市公園的形狀指數(shù)與平均地表溫度之間存在負對數(shù)函數(shù)關(guān)系，但是城市公園的形態(tài)對其內(nèi)部平均溫度影響較?。▓D6c），擬合方程的決定系數(shù)為0.097 1，說明城市公園的外部形態(tài)復(fù)雜程度對城市公園內(nèi)部地表溫度的影響程度很小。

2.2.2 城市公園景觀特征對冷島效應(yīng)特征影響分析

冷島效應(yīng)特征包括最大降溫距離（MCD）、最大降溫幅度（MCM）、最大降溫梯度（MCG）。通過SPSS 25.0，對城市公園的MCD、MCM、MCG與城市公園景觀特征進行Pearson相關(guān)性分析（表1）可知，MCD、MCM、MCG與城市公園的面積、周長、形態(tài)指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，MCD、MCM、MCG隨著城市公園面積、周長的增加以及形狀復(fù)雜程度增加，冷島效應(yīng)特征越明顯。MCD、MCM、MCG與城市公園的面積、周長存在較強的相關(guān)性，MCG與形狀指數(shù)相關(guān)性較低。即城市公園面積、周長對冷島效應(yīng)特征影響較大，形狀指數(shù)的影響程度較低。

將城市公園景觀特征與冷島效應(yīng)特征進行對數(shù)函數(shù)關(guān)系擬合發(fā)現(xiàn)，隨著公園面積、周長、形狀指數(shù)值的增加冷島效應(yīng)特征指數(shù)增加（圖7）。城市公園面積與冷島效應(yīng)特征的擬合結(jié)果中，城市公園面積對降溫距離的解釋能力達到51.1%，對降溫幅度的解釋能力達到31.9%，對降溫梯度的解釋能力達到17.3%，且均具有顯著的相關(guān)性（Plt;0.01）。根據(jù)城市公園面積與冷島效應(yīng)特征擬合結(jié)果，城市公園面積在0～50 hm²時，冷島效應(yīng)特征變化較大，大于50 hm²時冷島效應(yīng)特征趨于穩(wěn)定。城市公園周長對降溫距離的解釋能力達到49.3%，對降溫幅度的解釋能力達到31.6%，對降溫梯度的解釋能力達到16.8%，且具有顯著的相關(guān)性（Plt;0.01），因此城市公園周長是影響降溫距離的主要因素之一。根據(jù)城市公園周長與冷島效應(yīng)特征擬合結(jié)果可知，城市公園周長為0～2 km時，冷島效應(yīng)特征變化較大，大于2 km時冷島效應(yīng)特征趨于穩(wěn)定。城市公園形狀的復(fù)雜程度對降溫距離的解釋能力為21.0%，對于降溫幅度的解釋能力達到19.6%，對降溫梯度的解釋能力達到11.2%，但其中公園形狀的復(fù)雜程度對降溫梯度的影響程度小于降溫幅度與降溫梯度。城市公園景觀特征對冷島效應(yīng)特征的影響程度依次為公園面積gt;周長gt;形狀指數(shù)。

根據(jù)城市公園的景觀特征對公園內(nèi)部平均地表溫度以及冷島效應(yīng)特征的影響結(jié)果，城市公園面積的臨界值為50 hm²。因此，在城市公園設(shè)計過程中為了充分利用有限的城市用地，城市公園的面積可以控制在臨界值為50 hm²的范圍內(nèi)。

2.3 城市公園冷島效應(yīng)閾值分析

根據(jù)邊際效應(yīng)遞減規(guī)律確定最優(yōu)閾值大小，從累積影響的角度探討城市公園的閾值規(guī)模，累積影響指標(biāo)降溫梯度與城市公園面積的對數(shù)函數(shù)擬合方程式為y = 0.768ln（x） +4.164，采用對數(shù)函數(shù)計算福州市城市公園的降溫閾值的方法，對數(shù)回歸函數(shù)的斜率為1時公園面積為0.768 hm²，降溫梯度為0時公園面積為0.040 hm²。因此，在福州市公園最小面積為0.768 hm²時城市公園具有較好的降溫效率，即城市公園建設(shè)的經(jīng)濟最優(yōu)面積為0.768 hm²。

為了進一步分析城市公園組成中綠地、水體面積占比對降溫效應(yīng)的影響結(jié)果，將福州市60個城市公園分為有水體城市公園和無水體城市公園，統(tǒng)計各城市公園內(nèi)部綠地、水體景觀占比和不同景觀類型的形狀指數(shù)等。所有的有水體城市公園的MCD、MCM、MCG均值分別是0.444 km、2.939 ℃、6.635 ℃/km，所有的無水體城市公園其MCD、MCM、MCG均值分別是0.374 km、1.853 ℃、4.773 ℃/km，有水體的城市公園降溫距離、降溫幅度、降溫梯度均值均大于無水體的城市公園，表明城市公園組成中綠地、水體混合具有更好的降溫效果。

根據(jù)城市公園降溫閾值的最小面積且能產(chǎn)生最大效率的城市公園面積計算城市公園冷島效應(yīng)特征，當(dāng)城市公園面積為0.768 hm²時降溫距離、降溫幅度、降溫梯度分別是0.300 km、1.217 ℃、3.961 ℃/km。根據(jù)城市公園最小面積時的冷島效應(yīng)特征對有水體城市公園、無水體城市公園進行分析（表2）表明：綠地水體總面積占比均大于53.39%，其中城市公園內(nèi)部綠地、水體面積差異較大，綠地、水體平均面積占比分別是67.9%、17.3%，且綠地形狀指數(shù)大于1.33、水體形狀指數(shù)大于1時具有較好的降溫效果。

根據(jù)城市公園最小且能達到最大降溫效率時的面積，當(dāng)城市公園面積為0.768 hm²時，降溫距離、降溫幅度、降溫梯度分別是0.300 km、1.217 ℃、3.961 ℃/km。結(jié)合閾值分析結(jié)果，對最小城市公園面積條件下具冷島效應(yīng)特征時的有水體和無水體城市公園面積占比分析發(fā)現(xiàn)，綠地水體總面積占比大于53.39%、或綠地面積占比大于72.47%、綠地形狀指數(shù)大于1.33（表2）。

3 討 論

通過Landsat影像反演的地表溫度可分析城市公園的冷島效應(yīng)，為了準(zhǔn)確分析城市公園對其周邊熱環(huán)境的冷島效應(yīng)，采用降溫距離、降溫幅度、降溫梯度來表征城市公園冷島效應(yīng)特征，從城市公園景觀特征對其影響要素分析，為城市公園設(shè)計中以最大效率地緩解熱環(huán)境提供理論基礎(chǔ)。

1）福州市城市公園具有明顯的冷島效應(yīng)，公園降溫距離分布在0.1～0.6 km區(qū)間，降溫幅度為0.02～8.50 ℃，降溫梯度在0.04～17.00 ℃/km區(qū)間。城市公園規(guī)模大小對其內(nèi)部溫度的影響不會隨著面積、周長的不斷增大而持續(xù)降溫，同時城市公園規(guī)模大小對冷島效應(yīng)特征的影響也不會隨著面積的不斷增加而無限增加，城市公園的面積、周長存在臨界值，對福州市城市公園降溫閾值的計算可知，公園規(guī)劃面積控制在0.768～50 hm²時，能在有限的用地情況下使城市公園降溫效益最大化。

2）有水體的城市公園降溫距離、降溫幅度、降溫梯度均值均大于無水體的城市公園。根據(jù)城市公園降溫閾值的最小面積且能達到最大效率時的面積計算，城市公園最小面積為0.768 hm²時，公園MCD為183.232 m、MCM為1.217 ℃、MCG為3.96，以此為臨界值對有水體城市公園、無水體城市公園進行分析，當(dāng)大于臨界值時對有水體城市公園不同景觀的面積占比分析，綠地水體總面積占比均大于53.39%，無水體城市公園中綠地總面積占比均大于72.46%。在城市公園藍綠空間的景觀組成中應(yīng)當(dāng)考慮由綠地、水體組成，通過綠地、水體的搭配且兩者聚集分布^[27]，不僅達到更好的降溫效果，也可以更好地營造城市公園景觀的豐富性。

在本研究中，應(yīng)用降溫梯度來探索城市公園的累積降溫效果，研究結(jié)果表明城市公園具有冷島效應(yīng)，但不同的城市公園之間冷島效應(yīng)效果存在較大的差異。其中城市公園面積、周長、形狀指數(shù)與降溫距離、幅度、梯度呈正相關(guān)關(guān)系，與相關(guān)研究結(jié)果一致^[28-29]。楊朝斌等^[30]對比不同類型用地降溫效果為藍色空間gt;藍綠空間混合體gt;綠色空間，蘇泳嫻等^[31]認為廣州綠地的最佳綠地面積為0.42～54 hm²，且其中水體面積比例高的公園和長寬比較大的公園其降溫效果都比較好。石蕾潔等^[32]研究發(fā)現(xiàn)城市公園面積為130～150 hm²時對公園內(nèi)部和外部的降溫效果最佳，其中水體的降溫閾值為20 hm²；重慶、廈門公園的降溫閾值分別是14、55 hm^{2[14，33]}。本研究認為福州市城市公園面積閾值在0.768～50 hm²區(qū)間，其中城市公園內(nèi)部降溫效果表現(xiàn)為水體gt;綠地gt;不透水面；城市公園組成中水體和綠地面積占比大于53.39%，且僅綠地總面積占比大于72.47%時具有較好的冷島效應(yīng)，進一步證實有水體的城市公園降溫效果較好。福州市的降溫閾值與其他城市之間存在一定的差異，主要的原因可能是不同城市公園中的內(nèi)部景觀組成、城市公園設(shè)計風(fēng)格、城市公園周邊環(huán)境以及不同城市空間格局、氣候差異產(chǎn)生的影響，從而導(dǎo)致降溫閾值的差異。因此，不同城市的公園降溫閾值差異也需進一步研究。

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（責(zé)任編輯 鄭琰燚）