城市公共綠地降溫增濕效益研究綜述

高玉福，榮立蘋

（延邊大學 農學院，吉林 延吉 133002）

城市公共綠地降溫增濕效益研究綜述

高玉福，榮立蘋

（延邊大學 農學院，吉林 延吉 133002）

國內外對城市公共綠地的研究主要集中在城市綠地對熱島效應的影響、調節局部環境的溫濕度以及影響范圍等方面，也有學者采用遙感、GIS等方法對不同城市或同一城市不同綠地溫濕效益進行了大量系統的研究，或用定點觀測的方法從不同面積、形狀、植被類型、植物種類對綠地溫濕效益的影響提出了相應的建議，如根據每個城市自身發展特點建設其適宜的綠地系統，增加對居住區、企事業單位附屬綠地的研究，天氣變化與綠地溫濕效益之間關系有待于進一步的研究。

城市公共綠地；降溫；增濕；綜述

城市公共綠地是城市現代化建設中重要的組成部分，在美化環境、降低城市熱島效應、改善城市人居環境質量等方面其他用地無法替代，并且對推動海綿城市建設、促進城市森林建設有著重要意義。城市綠地具有降低溫度、增加空氣相對濕度、減少噪音、吸收CO2、釋放O2、滯塵、吸收有害氣體（SO2，CL2）等多種生態功能。城市綠地的形狀、類型、植被構成、所處位置、植物種類等因素對其生態價值有著重要的影響。

目前，國內外學者對城市綠地溫濕效應方面開展了一系列的研究，并取得了一定的成果。從運用遙感、GIS等方法大尺度分析到定點定位觀測等方式進行小尺度研究，再到植被群落構成、植物種類等微尺度觀測，從定性、半定量到定量研究逐步深入。但由于影響城市綠地溫濕效應發揮的因素較多，總結國內外城市綠地降溫增濕方面的研究，旨在為后續相關研究的順利開展提供參考，形成較為完整的城市綠地溫濕效應評價體系。

1 城市綠地降溫增濕效益研究的發展歷程

城市公共綠地建設與經濟發展息息相關，經濟發達地區的城市公共綠地建設水平普遍較高。歐美發達國家的城市化水平較高，城市公共綠地相關的研究工作開展得相對較早。19世紀30年代初，美國學者最早提出城市溫度高于郊區[1]。100多a以后，日本學者通過對城市街道、林蔭大道、城市廣場等進行晝夜溫度觀測，發現有植物覆蓋的城市用地降溫效果顯著[2]。1971年Federer[3]研究發現城市綠地可有效改善周圍小環境的空氣溫度，從而降低城市熱島效應的發生幾率。1985年，Bernatzky[4]研究發現，城區綠地可提高周圍環境空氣相對濕度約為8%。

隨著社會的不斷發展，城市規模的迅速擴大，原有植被破壞嚴重，熱島效應、霧霾等城市病日益凸顯，部分學者對城市公共綠地的生態功能予以關注，尤其是城市公共綠地的溫濕效益，對改善城市人居環境質量，提高居民生活舒適度水平等方面效果明顯[5-6]。相關學者也陸續加入其中，從大尺度上（城市綠地系統、區域綠地系統等）、小尺度上（城市道路綠化、公園、廣場等）、微尺度上（綠化植物群落、植物種類等）以及城市公共綠地降溫增濕機理和規律等方面展開了大量的研究工作。

2 從大尺度上對城市公共綠地降溫增濕效益研究

隨著GIS、遙感等技術的不斷成熟，在城市綠地系統的降溫增濕效益研究方面應用較為普遍。Imhoff等[7]使用遙感技術對38個城區展開研究發現，夏季綠地的平均降溫幅度為4.3℃，其中植被類型為闊葉林或針闊混交林的綠地降溫幅度高達8℃左右。Choi等[8]、應天玉等[9]用遙感和GIS的方法研究發現，隨著城市綠地覆蓋率的不斷增加，地表輻射溫度不斷降低，當城市綠地面積不足5 hm2時，地表輻射溫度的變動區間為15℃ ～ 30℃，此時的地表輻射溫度主要取決于城市綠地覆蓋率，而城市綠地面積的大小對其影響相對較小，城市綠地覆蓋率每增加10%，地表輻射溫度降低約2℃。當城市綠地面積超過5 hm2時，城市綠地改善地表輻射溫度的效果顯著增強，此時綠地面積與綠地覆蓋率共同決定地表輻射溫度。Odindi等[10]研究發現，城區綠地在夏季7月份的降溫能力明顯高于冬季1月份，植被覆蓋率對綠地降溫能力的發揮有一定的影響；綠地的降溫影響范圍在夜間更為突出，7月份該公園的夜間降溫能力約為200 m，10月份降溫影響范圍約為300 m，是1 a中綠地降溫影響范圍最大的月份。Taha等[11]對加利福尼亞州的城市綠地白天和夜晚的降溫能力研究發現，白天綠地的降溫能力明顯高于夜晚，綠地白天的降溫幅度與夜晚的降溫幅度相比明顯高約3℃。Kawashima[12]、臧亭等[13]研究發現，城區植被覆蓋率較高的城市綠地降溫能力強于郊區相似的綠地，而城區植被覆蓋率較低的綠地降溫能力弱于郊區相似的綠地。程好好等[14]利用TM和Quickbird影像數據研究發現，不同類型的城市綠地地表溫度差異較大，自然綠地的地表溫度普遍低于各類人工綠地。隨著測試地聚集度指數不斷增長，熱島效應指數逐漸增加；而隨著碎裂化指數和均勻度不斷增長，熱島強度指數呈下降趨勢。李延明等[15-16]采用遙感技術與實地測定相結合的研究方法，分析了1987年至2001年的北京市綠色空間及熱島效應的演變特點，研究發現隨著經濟的發展，城市規模不斷擴大，原有自然植被遭到嚴重破壞，面積不斷縮小，而城市熱島效應的影響范圍卻日益擴大；在城市發展中綠地系統建設增加了城市綠色空間，對熱島效應起到了明顯的緩解作用。同時，研究發現盡可能的增加城市綠化用地、科學布局城市綠地系統、合理搭配園林植物，對改善城市居民的生活環境、降低熱島效應有著重要意義[17]。

閆秀婧等[18]運用GIS技術對甘肅天水麥積區綠地分布與溫濕效應進行了分析發現，綠地系統的植被構成、覆蓋率、周邊溫度對綠地降溫增濕能力的發揮影響較大。Sevgi等[19]對土耳其埃爾祖魯姆市內綠地和城郊綠地展開近一年的研究發現，城中綠地內部空氣相對濕度比裸露地面高3%以上，而與郊區綠地相比，城中綠地空氣相對濕度則低3%左右。相比而言，城郊綠地增濕效果明顯優于城中綠地；植物樹冠表面的空氣相對濕度最大，明顯優于其他高度空氣相對濕度。Koh等[20]研究發現綠地增濕效果受風向和風速的影響較大，此外，有鳥類生活的城市綠地內部空氣相對濕度明顯高于綠地外部，約為5%，絕對濕度高約為0.2 ～ 1.5 g·cm-2。

3 從小尺度上對城市公共綠地降溫增濕效益研究

曹立顏等[21]利用遙感數據對近百個公園展開研究發現，公園面積的大小對降溫效果影響明顯，并且綠地的形狀影響著綠地降溫能力的發揮[22]。Jaganmohan等[23]對德國62個公園和城市森林研究發現，在形態結構相似的情況下，城市森林的降溫增濕效益明顯優于公園[24]。Jauregui[25]研究表明，墨西哥的Chapultepec公園在春季可降低環境溫度高達4℃，而在夏季對環境溫度的改善作用只有1℃，兩個季節該公園對周圍環境的平均降溫幅度約為2.5℃。Ca等[26]研究發現，公園草地在中午時刻的溫度比周邊1 m處低約2℃，比商業街地面低約15℃。日本研究者入江彰昭等[27]研究河流兩側綠地發現，200 m寬的水邊綠帶，對城市熱島效應有明顯的阻斷效果；水邊100 m寬的綠地，可以使其周圍的溫度降低5℃ ～ 7℃，對其200 m范圍內起到降溫作用。

黃良美等[28]對南寧市4種不同下墊面綠地類型的增濕能力進行研究發現，綠地增濕能力強弱為：林蔭＞林隙＞林緣＞近旁草地。吳菲等[29]研究發現，在夏季一天中的高溫時段（12：00－14：00），與無林廣場和草坪相比，林下廣場的空氣相對濕度最高；傍晚（18：00－20：00）草坪的空氣相對濕度最高。全天任意時段，林下廣場和無林廣場的空氣相對濕度差異均達到了極顯著水平。馬秀梅等[30]研究發現，與草坪和廣場相比，城市林蔭道隨著輻射強度的增強，空氣相對濕度最大；在晴好無風的天氣下，林蔭道與草坪的空氣相對濕度表現為：當輻射強度逐漸增強時，林蔭道＞草坪，當輻射強度逐漸減弱時，林蔭道＜草坪。朱春陽等[31]對北京城市綠地研究發現，城市帶狀綠地寬度為6 m時具有一定的增濕能力，隨著綠地寬度的不斷增加，綠地增濕能力不斷增強，當綠地寬度大于40 m時增濕效果逐漸趨于穩定。肖捷穎等[32]對石家莊公園降溫增濕效應研究表明，公園面積、水體比例和不透水面比例對公園降溫增濕范圍、幅度的影響效果顯著，且公園面積為32 hm2時降溫增濕效果最佳。

4 從微尺度上對城市公共綠地降溫增濕效益研究

藺銀鼎等[33-34]對喬木林、灌木林、草坪研究發現，與綠地面積對其周圍環境溫度的影響能力相比，綠地垂直結構類型對其影響更為明顯。午后（14：00－15：30）三種綠地的降溫能力均達到最大值，綠地對周圍環境的溫度影響隨距離的增加而減弱。喬木林的降溫能力在垂直和水平方向均最強，灌木林次之，草坪最弱。武小鋼等[35]對太原市內不同結構類型的城市綠地研究發現，無論在水平方向還是垂直方向上，隨著綠量的增加，綠地降溫能力不斷增強；葉面積指數越高，降溫能力也越強。趙深[36]等研究發現綠地郁閉度越高，緩解城市熱島效應的能力越強；綠地植物群落生長勢越好，降溫能力越明顯。劉嬌妹等[37]研究發現，夏季一天中最熱時段（12：00－14：00），城市綠地覆蓋率超過60%時，降溫效果較為顯著，且綠地溫度與覆蓋率呈負相關，喬-灌-草搭配種植的城市綠地降溫幅度明顯優于其他綠地類型。Wong[38]對山毛櫸木林展開研究，發現該綠地可有效降低環境溫度3℃ ～ 3.5℃。

王予芊等[39]、高吉喜等[40]基于北京市不同綠地群落夏季降溫增濕效果的實測發現，北京城市綠地夏季日均降溫幅度0.2 ～ 2.0℃，日均增濕幅度0.20% ～ 8.26%；不同群落結構綠地降溫效果上，喬灌草型＞喬草或喬木型＞灌草型＞草地型；在綠地增濕效果上，喬木型＞喬灌草＞喬草型＞灌草型＞草地型。高玉福等[41-42]研究發現，14：00－16：00闊葉純林、針葉純林和針闊混交林的增濕能力均為最小值；各時段針闊混交林綠地增濕能力最強，明顯優于純林。混交林綠地與其他綠地類型的降溫差異均到達顯著水平；在寬度相同、郁閉度相似的條件下，城市帶狀綠地內部含河流的增濕效益最為顯著，明顯優于內部含相同寬度道路的帶狀綠地。祝寧等[43]、卿平勇[44]研究發現，喬-灌-草復合結構綠地的增濕能力強于其他結構類型綠地，喬-灌-草型綠地與灌-草型綠地對綠地周邊環境的增濕能力影響效果相近。鄭芷青等[45]對廣州市城市綠地類型的增濕能力研究發現，夏季林地周邊環境空氣相對濕度高于草地，草地高于裸露地表。秦仲等[46]對5種植物群落的溫濕度在24 h中變化研究發現，5種植物群落都具有明顯的降溫增濕作用，且均呈現出“單峰型”的變化規律，日均降溫3.0℃ ～ 4.3℃；日均增濕10.2% ～ 12.8%。

5 城市公共綠地降溫增濕機理和規律研究

賈劉強等[47]、王娟等[48]、藺銀鼎等[49]研究發現，城市綠地形狀指數、面積、周長等因素對其降溫增濕能力有直接影響，隨著上述因素數值的不斷增加，綠地的降溫增濕能力不斷增強。在其他因素相同或相近的情況下，城市綠地的降溫增濕能力與綠地面積呈正相關，當綠地面積超過1.5 hm2時，其對周圍環境的降溫增濕能力增速有所降低。城市公共綠地內部溫濕效應不僅受綠量影響，而且綠地的通透性、邊緣性對其降溫增濕能力的發揮影響較大。朱春陽等[50]研究發現，喬灌草組合的綠地結構綠量較大，其降溫增濕效果顯著；喬草綠地由于其分枝點高，且無下層灌木遮擋，通透性較強，在空氣對流、微風影響下其降溫效果更好。植物通過蒸騰作用釋放大量水分，降低空氣溫度。郁閉度較大樣地的綠量較大，具有較強的蒸騰作用，對綠地周圍環境的降溫效應顯著。

Cosh等[51]利用遙感技術研究表明，綠地周邊的環境溫度變化幅度明顯小于裸露地面。Huang等[52]對不同地表的城市用地相對空氣濕度研究發現，與裸露地面相比，綠地表面的空氣相對濕度相對較高。Shashua-Bar等[53]研究發現，城市綠地降溫影響范圍與該綠地所占面積基本相同。紀鵬[54]研究表明，當河流寬度達到40 m時，對周圍的降溫增濕能力趨于穩定，且河流旁側綠地的相對濕度每升高1.0%，溫度約降低0.3℃。朱春陽等[50]研究發現，城市綠地的郁閉度為10%時具有一定的增濕能力，綠地郁閉度越高，增濕能力越強；當郁閉度超過70%時，綠地增濕效果逐漸趨于穩定。Alexandri等[55]對高溫干燥天氣和低溫潮濕天氣下的城市綠地降溫能力展開研究發現，高溫干燥天氣下的城市綠地降溫能力好于低溫潮濕天氣。

6 結論與展望

國內外研究城市公共綠地溫濕效益，主要集中在城市綠地對熱島效應的影響、調節局部環境的溫濕度以及影響范圍等方面。不僅在運用遙感、GIS等方法在大尺度上對不同城市或同一城市的不同區域公共綠地溫濕效益進行研究，在小尺度上對公園、居住區、廣場等城市公共綠地在不同季節、不同日期、不同時刻等方面進行有益的探討，再到微尺度上對植物群落構成、植物種類、植被覆蓋率等方面進行了研究，但由于城市綠地溫濕效應影響因素較多，有待于進一步深入研究，形成較為完成的城市綠地評價體系。

（1）大尺度上李延明等[15-16]運用遙感技術等方法分析了1987年至2001年北京城市綠色空間及熱島效應的演變特點，并得出適宜北京地區特點的城市綠地系統建設模式。但我國幅員遼闊，東西、南北跨度大，不同地區的綠地系統建設存在較大差異，根據城市自身發展特點，建設適宜當地的綠地系統模式有待進一步探討。

（2）目前，小尺度上對城市公共綠化降溫增濕能力的研究主要集中在公園、廣場、道路等綠地形式，缺乏對居住區、企事業單位等附屬綠地的相關研究。

（3）微尺度上，韓煥金等[56]、廖容等[57]分別對哈爾濱、成都主要城市綠化樹種降溫增濕效應研究顯示，不同類型的植物，其降溫增濕效應有所不同。但城市綠化植物種類多樣，且不同地區的城市綠化植物中種類差異較大，常綠或落葉、針葉或闊葉等植物形態特征都直接影響綠地降溫增濕能力的發揮。

（4）綠地降溫增濕規律方面，Alexandri[55]等研究認為低溫潮濕天氣時綠地降溫增濕效果并不顯著，這說明天氣情況影響城市公共綠地的降溫增濕作用的發揮。因此，天氣變化與綠地溫濕效益之間的關系有待進一步研究。

目前，“熱島效應頻發”、“霧霾持續不散”等嚴重危害人們生活質量屢見報端，尤其是在人口較為密集的大城市問題更為突出，引起了社會各界的廣泛關注。從城市森林建設到海綿城市建設理念的提出，可見人們對理想生活環境的渴望。城市公共綠地的生態功能突出、效果顯著，對改善人居環境質量等方面意義重大。

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Reviews on Researches of Cooling and Humidifying of Urban Green Space

GAO Yu-fu，RONG Li-ping
（College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China）

Researches of urban green spaces have been focused on response of urban green space on heat island effect, on temperature and humidity in the surrounding and are. Many studies have done on cooling and humidifying of different types green spaces in the same city or in different cities by remote sensing and GIS. In addition, determinations were made on temperature and humidity changes of green spaces with different area, size, vegetation types and plant species. Suggestions were offered such as construction of appropriate green spaces based on its properties, more researches on green spaces at residential districts and enterprises, as well as on relation between cooling and humidifying with weather variation.

urban green space; lowing temperature; increasing humidity; reviews

S731.2

：A

：1001-3776（2017）03-0072-07

10.3969/j.issn.1001-3776.2017.03.014

2016-12-22 ；

2017-03-30

延大科合字（2015）第17號課題；國家自然科學基金項目(31300584)共同資助

高玉福，講師，碩士，從事園林景觀規劃及綠地生態效益研究；E-mail：gaoyufu2013@163.com。