陈茜 侯欣欣

(河南科技大学园艺与植物保护学院，河南 洛阳 471000)

1 研究背景与意义

随着我国城市化的进程加速，人口大量涌进城市，城区的建筑密度持续增长，加剧了城市热岛效应(Urben heat island，UHI)，这一现象严重威胁着城市的生态环境和可持续发展。近几年，微气候的研究逐渐成为风景园林领域学者的关注焦点。在影响微气候的多个因素中，风景园林的设计元素包括但不仅限于地形、水体、植物群落和建筑布局等，被广泛认为扮演着至关重要的角色[1]。研究证实，城市绿地可以有效缓解热岛效应，而城市公园作为城市绿地重要的组成部分，对于城市微气候的调节同样占据着关键地位。城市公园中的景观要素复杂多样，对于不同景观因素对城市公园微气候影响作用的探究十分必要，本文收纳整理了近15年部分国内外风景园林学者在这一方向的研究，归纳出影响城市公园微气候效应的影响因素，填补现有研究的空白，为未来城市公园微气候的深入研究提供有益的参考。

2 微气候理论简述

依据现代气象学的研究成果，可以将“气候”根据各种不同的尺度进行分类，包括大气候、中气候、地区气候和微气候。其中，相对较小的地域性气候被称为微气候，与人们的日常生活有着紧密的联系，并且可以通过人为的方法进行相对简单的管理[2]。近些年来，国内外对于微气候理论研究逐渐成熟，搜集文献发现，研究的焦点主要是校园和城市的街区、公园、广场等不同的风景园林空间类型；研究手段主要涵盖了实地测量和计算机模拟两大方面。面对日益加剧的城市热岛效应，城市发展已经从增量建设转入存量更新，而作为城市建设中重要一环的城市公园，在这其中发挥着不可或缺的作用。

3 不同景观要素对城市公园微气候的影响不同

作为城市生态系统的基石，城市绿地不仅调控着生态平衡，更是为生态系统提供服务的重要组成部分，而城市公园则扮演着不可或缺的角色。城市公园既可以起到美化环境等作用，又具有一定的休闲娱乐功能，同时还能提供大量市民休憩场所，对于提高人们生活水平和健康有着积极促进作用。多项研究表明，城市公园具有显著的生态环境改善作用，能够有效降温增湿，调节城市局部微气候。因此，在规划城市公园的布局时，必须综合考虑其独特的微气候环境，以创造出更加适宜人体舒适的活动场所，而非仅仅关注其美丽的景色。

公园绿地所包含的景观元素极为丰富，其所涉及的降温和增湿的景观因素异常复杂，通过归纳整理，笔者重点从下垫面和水体2个方面梳理不同景观因素对城市公园微气候的影响作用，以期为未来的研究规划提供有益的参考依据。

3.1 下垫面

城市化进程的加快潜移默化地影响着环境的变迁，其中下垫面的种类有了显著变化，同时有关研究显示，下垫面在微气候中起着极其重要的作用。Yan等研究了北京奥林匹克森林公园内不同下垫面的微气候效应，发现水体和林地比越越大、建筑和道路比越越小，公园降温增湿的效果越好[3]。城市公园调节微气候受其本身各方面因素影响较大，公园内不同下垫面类型微气候差异显著，不同类型下垫面组成及占比对于公园总体降温增湿效果亦有决定性影响[4]。彭历等在对北京市街头景观下垫面温湿度基础研究中表明，灰垫面材质的使用更利于城市街头绿地温度和湿度的调控[5]。上述研究表明，下垫面并不只是城市公园的简单组成部分，其对城市公园微气候调节起着至关重要的作用。

3.1.1 绿地

绿地具有改善城市微气候的功能。当阳光透过树木时，树木的冠层可以显著降低太阳的直接照射和炫光，同时也能有效减少天空和周围地表的散射光，从而显著降低周围环境的温度；植物光合作用产生的二氧化碳可被吸收并存储在植株根部土壤内，这些都有利于周围大气环境的改善，植物通过叶子将其体内的液态水分以气态释放到周围的空气中，使其蒸发并吸收热量，这一过程导致周围的温度下降和湿度上升；此外，植物的枝叶也能有效阻挡风的速度。

绿地降温增湿效果早在20世纪80年代就已得到验证[6]。张伟对城市居住区绿地的布局在微气候调节中的作用进行了研究，发现绿地覆盖率不同，降温增湿效果也不同，当绿地覆盖率小于40%时，二维绿量相同，但结构不同的绿地在微气候中的效果存在显著差异[7]。李海峰在对绵阳市的热环境进行深入研究后发现，绿地面积的扩大与降温效果之间存在明显的正向关联，也就是说，绿地面积越大，其降温效果也就越显著，降温效果越佳，2hm2为降温增湿的最优面积，而在一定面积下，绿地形状越复杂，降温效果越好[8]。以色列特拉维夫市的的中小型绿地具有显著的降温效果，其辐射范围可达100m之外，因此在规划时，小尺度绿地(面积约为0.1hm2)以相隔200m为佳[9]。肖湘东等在研究苏州工业园区的9个公园下垫面因子及其特性因子对夏季温湿效应的影响时，发现公园的面积和其降温增湿效应之间的正相关性是最显著的，而公园的周长面积比降温增湿作用贡献最大[10]。

3.1.1.1 植被特征

植物景观作为园林设计的一项重要内容，对微气候具有不可低估的调节作用。黄海选择平面绿量效率作为衡量树木遮荫效果的标准，研究结果显示，具有高叶面积指数和较大冠幅的落叶乔木在微气候改善方面表现出较好的效果[11]。董冬等在进行植被配置结构对人体热舒适度影响的数值模拟研究中发现，乔木加草地的植物配置类型的降温增湿效果最优，降温指标较最差的方案最大差值达1.36℃，增湿6.29%[12]。

太阳辐射受树叶影响，风速受树干影响，微气候受树高、枝下高和郁闭度等形态特征影响显著。有研究显示，对成年单株树木来说，叶片密度、叶片类型及布局等因素可以有效阻挡太阳辐射85%左右[13]。赵晓龙等对哈尔滨4条步行街行道树的研究发现，其温湿效应受到树木冠层的高度、冠幅和高度的显著影响[14]。Wang及其团队在对城市公园6个典型样品树类型进行研究时发现，树冠的尺寸对植物的热稳定性有着最明显的影响，这是因为树的阴影密度会对滤光产生各种不同的效果，导致降温过程也有所不同[15]。Sahar等用ENVI-met软件对25个理想化情景进行仿真，结果显示，冠层面积大的树木降温效果最佳[16]。王嘉绮等在实地监测城市滨水绿地郁闭度和平均树高对微气候影响的研究中表明，中郁闭度和高平均数滨水绿地能有效地提高微气候水平[17]。

3.1.1.2 植物群落

植物群落作为城市绿地中最基本的组成元素，在城市公园微气候环境塑造过程中起着关键性作用。不同植物群落具有不同的降温增湿能力，研究者从各个角度对植物群落中各小因子(叶面积指数，盖度和绿量)对微气候的影响进行了分析比较。晏海等以北京城市公园内8个不同植物群落为研究对象，定量化研究了其微气候，结果表明，不同植物群落对于微气候具有极为明显的调节作用，植物群落叶面积指数和盖度与降温增湿效果成正相关关系[18]。李克克等基于微尺度下的公园绿地春夏秋3个季节植物群落微气候特征检测，结果表明，乔灌草结构的植物群落降温增湿增湿效果最好[19]。龙洁等对怀化市五溪文化公园的植物群落对群落内微气候的影响研究发现，群落结构越复杂，三维绿量越大，郁闭度越高，平均胸径越大，植物群落降温增湿效果越明显，且群落高度越高，增湿作用越明显[20]。

植物群落的布局形式在微气候中起着很大的影响。王丽雯采用实地监测法，定量化分析了北京秋季城市绿地中具有不同空间特征的植物群落的微气候效应，结果表明，自然集群式调节空气温度效果最佳，三点式调节相对湿度较好；此外，冠下高的植物群落降温强度较低，冠下高为2m的植物群落增湿强度最高[21]。

3.1.2 下垫面构成

在城市空间中，不同的下垫面所构成的结构对于微气候的影响也存在着显著的差异。因此，通过分析不同下垫面特征下的城市热岛强度变化情况，可以更好地理解城市热环境状况，进而指导城市规划建设工作。绿地的温湿效应受到多种因素的影响，其中就有下垫面的构成和组成类型，包括群落类型和面积、草坪面积以及铺装面积所占比例等，这些构成中绿地植被的降温效果则是最为显著的。范舒欣等利用实地测量法，探究城市居住区绿地微观尺度下垫面构成对环境所造成的影响差异，结果表明，不同下垫面类型的日均温度、湿度均存在显著差异，且不同下垫面类型的排序存在季节性变化[22]。

3.1.3 铺装材料

在考虑下垫面材质时，需要特别关注铺装材料对微气候的影响，因为铺装材料的热属性和透水性是决定其影响的2个关键因素。另外，与其他表面相比，铺装层温度更容易被人体感知到。随着颜色的加深，材质的质感变得更加粗糙，从而增强了其对热能的吸收能力，同时也增强了其升温效应。由于材料的差异，其透水性也会随之变化，从而对空气湿度产生影响。因此，城市公共环境中，铺装宜选择绿色或浅色为主，以降低温度、改善空气质量。铺装面积的大小将直接影响到城市公园微气候。当城市中绿地面积较小时，铺装层对温度、风速及风向具有明显的调节作用。随着铺装面积的增加，城市公园微气候的调节效果逐渐减弱，研究表明，在17%～19%的场地铺装面积范围内，可以实现与绿地相同的降温效果，因此在场地设计时，应尽可能控制铺装面积占比[23]。

3.2 水体

水体比热容比空气大4倍，本身具有热属性，这就决定其无论升温还是放热过程均比较慢，从而可以使邻近陆地区域气温下降，且越接近水面降温作用越显著。水体影响城市公园微气候的因素主要是水体面积，形状形态和风向等。李吉富总结发现，不同形式的水体对于微气候的影响效应略有不同，其中湖泊与降雨对微气候的影响效果显著，河流对微气候的影响效果较显著，喷泉对微气候的影响作用一般[24]。

水体的面积大小不仅对蒸发面积产生影响，同时也对周边微气候产生着深远的影响。因此，准确测定水体的面积对于分析周围微气候有着重要意义。李书严在研究水体微气候效应时，运用实测和软件模拟的综合手段，研究结果表明，水体的微气候效应与其面积的大小成正比[25]。因此，对于一个区域而言，如果要提高其微气候效应，必须考虑该区域内的水体规模。朱春阳等运用小尺度定量测定技术揭示，在春夏秋3季，城市河流呈现出明显的温度下降和湿度增加的趋势，同时随着河流宽度的增加，这种影响逐渐显现，其对周围绿地的微气候影响效应也逐渐显现[26]。城市公园的微气候受到水体形态的潜移默化影响，这种影响是不可忽视的。根据岳文泽的研究，线状河流景观对微气候的影响相对于面状水体景观而言较为有限[27]。吴昊等研究证实，水体的形状是影响地表温度波动的关键要素[28]。在城市公园规划中，水体扮演着至关重要的角色，尽管目前的研究还不够全面，但已经有学者表明，水体对城市公园微气候的影响是深远的，因此需要根据周围环境的特点，合理规划水体的面积和形态。

4 结语

随着社会经济和科技的发展，越来越多的人开始重视自身居住环境与自然环境的融合问题。对于城市公园微气候影响因素的研究，需综合考虑水体布局、绿化结构和公园内部下垫面对微气候的影响，以创造一个符合人体舒适度的城市公园，这还需进行深入而系统的研究。因此，本文从这一角度出发，重点从下垫面和水体2个方面探究不同景观要素对城市公园微气候的影响作用，填补现有研究的空白，为未来城市公园微气候的深入研究提供有益的参考。此外，在探究城市公园微气候效应的过程中，必须及时将研究成果融入实际生活，以全面改善城市公园的微气候环境，提升人们的生活质量。城市公园规划设计产生的微气候效应在地域环境、空间类型以及设计需求等方面存在较大差异，且有别于室内热环境可控性，未来的研究具有更高的挑战性和复杂度。