夏季福建柏林內外與市區廣場的舒適度對比研究

王茜 王成 任彬彬 張中霞 許超 郭珺琪

摘 要：選擇夏季對旗山森林公園福建柏林內外小氣候因子以及人體舒適度指數進行了數據分析，并與市區廣場進行對此，結果表明：夏季福建柏林內外與廣場的溫度日均值大小為：廣場>林緣>林內;福建柏林內與市區廣場相比，降溫幅度為8.21～11.73℃;林緣與市區廣場相比，降溫幅度為7.42～10.34℃;林緣日均值為24.39℃，林內分別比林緣和廣場降溫24.21%、1.37%。從相對濕度變化來看：廣場<林緣<林內，廣場相對濕度日均值為68.57%，林緣相對濕度日均值為84.91%，林內相對濕度日均值為88.27%。從風速變化來看：廣場的日均值最大，日變化范圍在0～0.85m/s;林緣平均風速次之，日均值為0.39m/s;林內平均風速最小，日均值為0.21m/s;林內較林緣相比，風速降低35.41%;林內較廣場相比，風速降低54.21%;林緣較廣場相比，風速降低27.21%;從光照強度變化來看：林內光照強度的日均值為1371.68lux，，林緣光照強度的日均值為4582.01lux，廣場光照強度的日均值為17641.63lux。說明夏季福建柏林內較林緣和廣場具有明顯的降溫增濕，緩解城市熱島效應的作用。

關鍵詞：夏季;森林公園;福建柏;人體舒適

中圖分類號 S79文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）17-0139-04

城市熱島效應作為城市氣候的典型特征之一，越來越受到人們的重視。其形成的原因主要有以下2個方面：一是在現代化大都市中，隨著人口密度的增大，人們的生理活動和日常生活所散發出來的熱量[1];二是城市中鋼筋混凝土的建筑群密集，瀝青和水泥路面相比有植被的下墊面吸收更多的熱量，而且其反射率小，吸收率大，使得城市白天吸收儲存太陽能較多，而夜晚降溫緩慢，白天與夜間溫差較小[2]。有研究表明，城市森林作為改善生態環境的主體，對調節局地小氣候，提高人體舒適度等方面起到了有效的促進作用[3]。

福建柏為柏科福建柏屬，是南方常見的庭院樹種之一，具有生長快、樹形美觀、適應性極強等特點，是國家重點保護瀕危樹種之一，目前主要分布在海拔400～750m的高山上[4]。本研究以福建柏林為研究對象，通過對其小氣候因子包括空氣溫濕度、風速、光照強度以及人體舒適度等的日變化規律的研究，并與市區空曠地廣場進行對比，了解其調節小氣候、緩解熱島效應的作用，為研究福建柏用于夏季人調節體舒適度提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 研究區概況及樣地選擇 研究區位于閩侯南嶼境內的福州旗山森林公園（E119°6′28′，N26°4′08′），面積約3600hm2，年均氣溫16～20℃，年均日照時數在1700～1980h，年均降水量900～2100mm，年相對濕度在75%～80%，無霜期長達326d，海拔500～800m，夏季（6—9月）以晴熱高溫天氣為主，日均氣溫25～34℃，日均相對濕度約75%，日均日照數在188～2120h。研究樣地選在位于旗山森林公園海拔700m高處的福建柏林，樹高15～20m，胸徑16～34cm，郁閉度0.96。地被覆蓋以白楠木、山茶等為主，植物群落調查方法參照《生態學試驗與實習》。在福建柏林內設置6個重復，每個重復相隔5m，呈“品”字形排列;距福建柏林1、3、5m遠處的水泥步道作為林緣對照點。林內樣地及其植物種類概況見表1。

1.2 指標測定及綜合評價 2016年8月，選擇晴朗無風的天氣10d，每天7∶00至次日5∶00，每隔2h分別對林內外和市區廣場的空氣溫濕度、風速、光照等環境因子進行同步監測。每個時刻每個監測點的環境因子重復觀測3次，取3次觀測的平均值，夏季福建柏林內、林緣的日變化取10d觀測的平均值。

1.3 人體舒適度指數評價方法 人體舒適度指標涉及空氣溫、濕度和風速3個氣象指標，測試儀器采用美國產的NK5920便攜式氣象測定儀（Kestrel3500 pocket weather meter）：溫度測定范圍為-30～60℃，分辨率為0.1℃;濕度（相對濕度）測定范圍為0～100%，分辨率為0.1%RH;風速測定范圍為0.40～40m/s，分辨率為0.1m/s。每個監測點待儀器顯示的數值穩定后連續讀取3組數據。人體舒適度指數的計算方法參照陸鼎煌提出的綜合舒適度指數公式[5]：

S=0.6（|T-24|）+0.07（|H-70|）+0.5（|V-2|）? ? ? ? ?（1）

式中：S為綜合舒適度指數;T為氣溫，℃;RH為相對濕度，%;V為風速，m/s。將舒適度等級劃分為5個等級，舒適度指數越小，人體感覺舒適程度越高，反之越低。

1.4 數據統計分析 本研究應用Microsoft Excel 2010進行溫濕度、舒適度指數日變化的圖表制作，分別采用SPSS 21.0、Origin 9.0和Microsoft Excel 2010軟件對氣象因子和舒適度指數的相關性進行分析。

2 結果與分析

2.1 福建柏林內外與廣場的溫度變化 從圖1可以看出，夏季福建柏林內外與廣場的溫度日均值大小為：廣場>林緣>林內，福建柏林內與市區廣場相比，降溫幅度為8.21～11.71℃，林內日均值為23.56℃，林內溫度日變化范圍為21.17～24.77℃;林緣與市區廣場相比，降溫幅度為7.41～10.34℃，林緣日均值為24.39℃，林緣日變化范圍為23.21～26.72℃。林內分別比林緣和廣場降溫24.21%和1.37%。從3種樣地全天各個時刻的差異性分析可以得出，廣場全天各個時刻與林內外差異極顯著（p<0.01），林內外在在全天各個世間段差異不顯著。市區廣場與福建柏林內外溫度的顯著性分析表明：夏季福建柏較空曠地降溫效果明顯，林緣同林內一樣，由于距離林內較近，其降溫效果也較明顯。

2.2 福建柏林內外與市區廣場相對濕度變化 夏季3種樣地相對濕度大小排序為：廣場<林緣<林內，廣場相對濕度日均值為68.57%，林緣相對濕度日均值為84.91%，林內相對濕度日均值為88.27%;林內相對濕度日變化范圍為81.03%～93.57%，林緣相對濕度日變化范圍為75.15%～90.21%，廣場相對濕度日均值范圍為56.12%～82.76%;從全天日變化規律來看，與溫度日變化相反，3種樣地均是早晚高，中午低，且最低值均出現在光照最強的13∶00，最高值出現在早晨7∶00，這種日變化規律這主要與太陽高度角和植物的蒸騰作用有關。

從福建柏林內外與廣場的差異性比較分析來看，廣場在全天各個時間段均與林內外極顯著（p<0.01），尤其在中午前后差異性最大，林內與林緣在11∶00—13∶00時間段差異顯著（P<0.05），可以看出，在炎熱的夏季林內有明顯的增濕效果，林緣的增濕效果雖不及林內，但其作用也不能忽略，尤其較空曠地的市區相比，相對濕度較大。

2.3 福建柏林內外與市區廣場平均風速變化 從圖1可以看出，廣場和林緣的日均風速較大且日變化較劇烈，尤其是廣場的日均值最大，達到0.59m/s，日變化范圍為0～0.75m/s，夜間風速變化更劇烈且值高于白天，全天最大值出現在13∶00時刻，值為0.75m/s，最低值出現在7∶00時刻，值為0m/s;林緣平均風速次之，日均值為0.39m/s，最大值出現在15∶00時刻，值為0.47m/s，最小值出現在19∶00時刻，值為0.18m/s，日變化范圍為0.18～0.43m/s;林內平均風速最小，日均值為0.21m/s，日變化范圍為0.12～0.31m/s，最大值出現在9∶00時刻，值為0.31m/s，最小值出現在19∶00時刻，值為0.12m/s，日變化范圍為0.12～0.31m/s。林內較林緣相比，風速降低35.41%，林內較廣場相比，風速降低54.21%，林緣較廣場相比，風速降低27.21%。

從福建柏林內外與廣場的平均風速差異性比較分析來看，廣場在全天各個時間段均與林內差異極顯著（P<0.01），尤其在11∶00—15∶00時間段差異性最大，林緣與廣場除了17∶00以外其余時間段差異均極顯著（P<0.01），林內與林緣在13∶00—17∶00時間段差異極顯著（P<0.01），其余時間差異顯著（P<0.05），以上分析可以看出，在炎熱的夏季林內有明顯的降低風速的作用，林緣的降低風速效果次之。

2.4 福建柏林內外與市區廣場光照強度變化 從圖1可以看出，3種樣地的光照廣場最強，林緣次之，林內最小，但是均在11∶00—13∶00時間段出現峰值。林內光照強度的日均值為1371.68lux，變化范圍為95.61～6768.12lux，最大值出現在13∶00，最低值出現在19∶00;林緣光照強度的日均值為4582.01lux，變化范圍為432.11～6128.22lux，最大值出現在11∶00，最低值出現在19∶00;廣場光照強度的日均值為17641.63lux，變化范圍為463.21～34957lux，最大值出現在11∶00，最低值出現在19∶00。從竹林內外與廣場的光照強度差異性比較分析來看，廣場與林內在9∶00—15∶00時間段差異極顯著（P<0.01），其余時間段差異不顯著，廣場與林緣在9∶00—15∶00時間段差異極顯著（P<0.01），其余時間段差異不顯著，林內與林緣在11∶00時刻差異極顯著（P<0.01），其余時間段差異不顯著。說明在夏季，由于植物生理活性較強，茂密的枝葉有效的阻擋光照強度[6]。

2.5 福建柏林內外和廣場的舒適度變化 根據陸鼎煌提出的綜合舒適度指數計算公式，可以計算出夏季全天各個時刻3種樣地的人體舒適度S值[7]。S值反映了1d中不同時刻的舒適度狀況，為居民選擇合適的游憩時間提供數據支持[8]。參考S值與舒適度等級的關系，可以得出，在夏季S值最大人體感覺越不舒適，反之越舒適[9-11]。

從表3可以看出，3種不同的下墊面，以及在不同氣溫、相對濕度、風速以及光照的綜合作用下，表現出很大的差異。全天各個時刻廣場的舒適度值均高于林緣和林內，林緣的值高于林內。上午7∶00—15∶00時間段3種樣地的均值逐漸升高，到15∶00前后達到峰值。林內和林緣全天各個時刻均屬于Ⅰ級水平，林內均值為2.53，林緣的均值為3.27，廣場在11∶00—15∶00和3∶00屬于Ⅱ級水平，其余時間段屬于Ⅰ級水平。說明在炎熱的夏季福建柏林內外氣溫較低，風速較小，相對濕度較大，綜合環境都較舒適，尤其是福建柏林內植物有明顯的緩解熱島效應的作用，尤其早晨在5∶00—7∶00時間段空氣較涼爽清新、風速較弱、光照不強，適合游客在此處進行鍛煉以及開展各項娛樂活動。

3 結論與討論

（1）從夏季3種樣地的溫度變化來看：夏季福建柏林內外與廣場的溫度日均值大小為：廣場>林緣>林內，福建柏林內與市區廣場相比，降溫幅度為8.21～11.71℃，林內日均值為23.56℃，林內溫度日變化范圍為21.17～24.77℃;林緣與市區廣場相比，降溫幅度為7.41～10.34℃，林緣日均值為24.39℃，林緣日變化范圍為23.21～26.7℃。林內分別比林緣和廣場降溫24.21%和1.37%。

（2）從夏季3種樣地的相對濕度變化來看：廣場<林緣<林內，廣場相對濕度日均值為68.57%，林緣相對濕度日均值為84.91%，林內相對濕度日均值為88.27%;林內相對濕度日變化范圍為81.03%～93.57%，林緣相對濕度日變化范圍為75.15%～90.21%，廣場相對濕度日均值范圍為56.12%～82.76%。

（3）從夏季3種樣地的風速變化來看：廣場的日均值最大，日變化范圍為0～0.75m/s，林緣平均風速次之，日均值為0.39m/s，林內平均風速最小，日均值為0.21m/s，林內較林緣相比，風速降低35.41%，林內較廣場相比，風速降低54.21%，林緣較廣場相比，風速降低27.21%。

（4）從夏季3種樣地的光照強度變化來看：林內光照強度的日均值為1371.68lux，變化范圍為95.61～6768.12lux，林緣光照強度的日均值為4582.01lux，變化范圍為432～6128.22lux，廣場光照強度的日均值為17641.63lux，變化范圍為463～34957lux，最大值出現在11∶00，最低值出現在19∶00。

以上研究結果表明，福建柏林夏季有明顯的降溫增濕、緩解城市熱島效應的作用，林緣雖然在調節小氣候方面不如林內效果顯著，但其較無樹木遮擋的裸露空曠地相對，還是有一定的降溫增濕、調節小氣候的作用，這主要是由于其距離福建柏林較近，樹木的生理作用或多或少也會影響周邊的環境[12-13]。由此可見，在城市市區尤其是炎熱的夏季，組建植物配置合理的綠化廣場，降低建筑的密度與人口數量，是提高城市生態環境，緩解熱島效應的有效手段。因此，在進行廣場設計時，可在不影響游客活動空間的基礎上，適當增加綠量，鋪設草坪，搭配合理的植物配置，對提高游客舒適度，改善人體健康起到了積極的促進作用。

參考文獻

[1]張璐，林偉強.森林小氣候觀測研究概述[J].廣東林業科技，2012，18（4）：52-56.

[2]李海濤，陳靈芝.暖溫帶山地森林的小氣候研究[J].植物生態學報，2018，3（2）：139-147.

[3]常杰，潘曉東，葛瀅，等.青岡常綠闊葉林內的小氣候特征[J].生態學報，1999，19（1）：68-75.

[4]張明如，陳建新，俞益武，等.浙西山地森林小氣候變化特征及其對休閑旅游活動的影響[J].內蒙古農業大學學報，2017，28（1）：13-18.

[5]汪煌炳.福建柏種子繁殖技術[J].河北林業科技，2016，4（2）：56-58.

[6]李大岔.福建柏與杉木、濕地松混交林分結構和生物量的研究[J].福建林業科技，2014，31（4）：51-53.

[7]劉鑫，張金池，謝德晉，等.南京近郊麻櫟林冠層蒸騰時間變化及降溫效應[J].浙江農林大學學報，2015，32（4）：529-536.

[8]苑征.北京部分綠地群落溫濕度狀況及對人體舒適度影響[D].北京：北京林業大學，2011.

[9]潘建彬，李樹華.北京城市公園綠地熱舒適度空間格局特征研究[J].中國園林，2015，31（10）：91-95.

[10]劉海軒，金桂香，吳鞠，等.林分規模與結構對北京城市森林夏季溫濕效應的影響[J].北京林業大學學報，2015，37（10）：31-40.

[11]賈寶全，馬明娟.遼寧撫順近10年來市域熱場與植被變化分析[J].遙感技術與應用，2012，27（2）：256-264.

[12]鄭有飛，尹繼福，吳榮軍，等.熱氣候指數在人體舒適度預報中的適用性[J].應用氣象學報，2016，21（6）：709-715.

[13]彭保發，石憶邵，王賀封，等.城市熱島效應的影響機理及其作用規律：以上海市為例[J].地理學報，2013，68（11）：1461-1471.

（責編：張宏民）