云南彝族傳統聚落微氣候特征分析

杜春蘭

林立揩

1 研究背景

1.1 微氣候研究現狀

國外對于微氣候的研究起步較早，其研究領域由最初的農業應用發展到林業、生物工程和化學工業等領域。對于微氣候概念的界定也因研究領域的不同而存在差異，Batten提到微氣候涵蓋的垂直空間范圍為十幾米至100m[1]；Landsburg則從微氣候的影響因子如植被、土壤等進行定義[2]。國內學者傅抱璞認為在小范圍內因各種局部因素影響而形成的與大氣候不同的氣候特點就是小氣候[3]。目前國內基于微氣候的風景園林相關研究對象主要包括廣場[4]、公園[5]、城市街道[6]和濱水空間[7]4種典型的公共空間，以及居住區[8]、校園綠地[9]、古典園林[10]和鄉村地區[11]，涉及傳統聚落的研究較少，主要集中在我國東部地區[12]，多以經驗總結性研究為主[13]，因此在西南復雜地形條件下開展基于微氣候的傳統村落定量實驗研究具有重要意義。

微氣候在傳統聚落中的研究應用主要涉及傳統聚落空間和景觀[14]、鄉村現代化發展[15]和民居建筑[16]3種類型。對于傳統聚落微氣候環境，主要從傳統聚落形態[17]入手進行分析，同時也包括部分傳統聚落的特色景觀?？傮w而言，對于傳統聚落在不同尺度下微氣候特征的系統分析還很欠缺。

1.2 彝族傳統聚落研究現狀

作為歷史研究的一部分，對于民族文化內涵的梳理相當重要，目前對于西南彝族傳統聚落和傳統民居建筑的研究主要集中在四川涼山[18]、云南[19]和貴州[20]等彝族集中分布的地區，主要以土掌房[21]和土墻木構的瓦板房聚落[22]為主，兼具垛木房和一顆印的研究。研究內容主要針對建筑設計以及聚落的空間、形態和布局等[23]。可見，在彝族傳統聚落的空間研究方面已有大量研究成果，但對聚落應對氣候環境方面的經驗研究仍有欠缺。

1.3 云南彝族傳統聚落微氣候特征研究

結合研究實際和傳統聚落不同典型空間對微氣候環境影響的特點，本文研究的云南彝族傳統聚落主要包括聚落環境和建筑設計兩部分內容。其中聚落環境主要包括聚落選址、聚落布局和聚落內部空間；建筑設計主要包括建筑選址、建筑布局和建筑細部構造(圖1)。

2 云南彝族傳統聚落微氣候環境實測分析

2.1 研究區概況

圖1 云南彝族傳統聚落微氣候特征研究內容

云南地處中國西南邊陲，與四川南部、貴州西部相鄰[24]。本次研究選擇楚雄彝族自治州的楚雄市楊巡部村、雙柏縣底土村以及紅河哈尼族彝族自治州的建水縣團山村、瀘西縣城子村作為研究對象。

2.1.1 地勢地貌

云南省地勢自西北向東南傾斜，滇西北最高，海拔3 000～4 000m，滇中高原海拔2 000～2 500m，滇南各地海拔1 200～ 1 500m。研究對象主要分布在滇中高原和滇南河谷。

2.1.2 氣候特征

云南地處低緯度高原，地勢北高南低，河谷南北縱橫，因此冬季主要受大陸季風的影響，夏季主要受濕潤的海洋季風影響，從而形成了獨特的冬干夏濕、冬暖夏涼的季風山原氣候(圖2)。

2.2 田野調查

為便于研究的開展，在實驗開展前，對云南彝族傳統聚落的研究對象進行了深入的田野調查。采用無人機航拍和相機拍照的形式對云南彝族傳統聚落的平面布局、空間結構、建筑平立剖面圖紙及細部構造進行了詳細的記錄和圖紙繪制。

2.3 實驗設計

本研究的實驗目的一方面是揭示彝族傳統聚落在不同尺度下對于改善聚落微氣候環境的積極作用；另一方面是研究不同地域、不同氣候特征下彝族傳統聚落的應對措施，因此設計了2組實驗。

1)選擇同一聚落中不同空間類型、不同下墊面、不同植被覆蓋情況以及不同室內功能空間作為測點，在連晴3天后的晴天7：00—19：00連續測試12h，獲取其溫度、濕度、風速和太陽輻射等氣象信息，并以自動氣象站測得的聚落氣候作為對比參照，分析得到云南彝族傳統聚落在不同尺度下對于改善聚落微氣候的調節作用。

2)選擇氣候差異較大的不同聚落的各種典型空間作為測點，在連晴3天后的晴天7：00—19：00連續測試12h，并根據各地測試條件，選擇其他因素影響較小的16：00測試數據作為對比，分析得到不同氣候特征下云南彝族傳統聚落適應環境的應對策略。

2.4 實測過程與分析

2.4.1 聚落環境微氣候實測過程

1)測點布置。

以聚落空間類型、下墊面類型、典型植物配置等要素為依據，根據不同聚落的規模和空間特征布置2～9個測點，采集其溫度、濕度、風速、風向、大氣壓和太陽輻射等氣象數據。主要分析水體、下墊面、植物和建筑界面等不同聚落要素對微氣候的影響(圖3～6)。

2)測試時間。

一般選擇晴天的7：00—19：00作為聚落環境實測數據的采集時間，以1h作為數據采集時間間隔，每次采集5個數據，取平均值作為該時段的最終記錄數據。

3)測試儀器。

主要采用YS-BXC便攜式氣象站、YSSQXY手持氣象儀和YS-SJYZ光電輻射記錄儀采集各測點的氣象數據。

4)測試方法。

由2人各持1套實驗設備，根據聚落特征進行分工，分別測試1～4個測點的數據，每個測點測試5min，采集5個實驗數據，以1h作為測試間隔，保證每個測點的測試時間在同一時段的時間差在20min以內，盡可能減小時間變化對測試結果的影響。在開闊無遮擋的聚落最高處架設氣象站，測試聚落氣象數據作為參考。

5)數據結果記錄與分析。

通過數據的整理分析，可以得到以下結論。

(1)不同地域聚落整體環境特征差異明顯。

干熱河谷地區：通過位于干熱河谷的城子村聚落環境測試分析可見，其最高溫度為15：00的28℃，最低溫度為9：00的23.2℃；相對濕度最大為9：00的78.7%，最小為15：00的59.6%。

溫和滇中地區：通過位于滇中地區的楊巡部村聚落環境分析可見，其最高溫度為14：00的23.1℃，最低溫度為19：00的19.3℃；相對濕度最大為18：00的90.8%，最小為14：00的58.2%。

通過氣象站采集的數據分析，可以明顯看出不同地域整體環境的明顯差異，楊巡部村位于滇中地區，氣候溫和，大氣溫度偏低，太陽輻射明顯偏低。

(2)同一聚落不同類型空間對于微氣候環境的調節效應。圖7～10分別為城子村、團山村和楊巡部村不同類型典型空間的氣象數據分析及其與氣象站數據的對比，各測點溫濕度的變化趨勢基本相同。總體而言，巷道、林下空間的溫度明顯較廣場、道旁測點的溫度更低，結合太陽輻射數據綜合分析可知，主要是由于巷道、林下空間對于太陽輻射起到了很好的弱化作用，從而影響了環境的溫濕度。

巷道：巷道在4個聚落中分布廣泛，作為主要的交通空間，D/H基本介于0.2～1.0之間。巷道兩側的建筑能夠有效遮擋太陽輻射，消減效率均在60%左右，能有效降低巷道的溫度。此外，巷道能形成風道，對于改善聚落風環境和熱舒適性具有積極作用。

廣場硬質場地：作為日常生活空間，聚落中存在大量廣場硬質場地供人們日常交流集會?？傮w來看，各聚落廣場硬質場地對于氣候的調節均為負效應，尤其是在位于干熱河谷的城子村尤為突出，其溫度在16：00較巷道高出近3℃，較聚落整體高出近1℃。

圖2 云南省氣候分區示意[24]

圖3 城子村聚落測點布置

圖4 底土村聚落測點布置

圖5 團山村聚落測點布置

圖6 楊巡部村聚落測點布置

圖7 城子村各測點溫度日變化

圖8 城子村各測點風速日變化

圖9 楊巡部村各測點濕度日變化

圖10 團山村各測點太陽輻射日變化

林下空間：已有研究表明，植物在改善微氣候方面具有突出的效果，因此本研究選擇不同植被覆蓋程度的林下空間或農田耕作區域作為測點，分析云南彝族傳統聚落中的林下空間對于改善微氣候的作用。林下空間對于減弱太陽輻射的能力甚至強于巷道，16：00城子村林下空間的太陽輻射消減效率達到了82%，相應的其溫度也較聚落其他空間更低。由于溫度的變化產生局部氣壓差，形成氣流，因此林下空間的風速也有一定程度的加強。

濱水空間：水體是傳統聚落必備的生存資源，因此濱水空間也是聚落環境的重要組成部分。通過對4個聚落濱水空間的測試，分析發現，由于水分蒸發會帶走大量熱量，因此會形成局部溫度差，對于改善風環境效應最為明顯，基本上在濱水空間全時段測試到的風速均大于0m/s。

(3)不同地域聚落空間對于微氣候環境的調節效應。由圖11～14的對比分析可知，各聚落的巷道、濱水空間、廣場硬質場地和林下空間在16：00的溫度、濕度、太陽輻射和風速的變化存在明顯差異。

干熱河谷地區：受環境氣候影響，該地區的傳統聚落對于減弱太陽輻射、引導河谷風方面更加重視，干熱河谷地區狹窄的縱向巷道空間對于太陽輻射的消減效率達到了約70%，對于河谷風的引導效應也非常突出。

溫和滇中地區：與干熱地區不同，該地區的傳統聚落對于控制濕度和通風要求更高。由于該地區無極端氣候，降雨相對較多，濕度大，因此聚落內部的環境對于調節大氣濕度、增加空氣流動具有積極效應。楊巡部村的巷道較城子村寬，D/H有的在2左右，因此巷道遮擋太陽輻射的作用明顯降低，僅為17.9%，溫度調節作用也不大，但是由于其巷道多與聚落內部排水系統平行，因此能形成良好的風環境。

圖11 16：00各聚落典型空間大氣溫度對比分析

圖12 16：00各聚落典型空間大氣濕度對比分析

圖13 16：00各聚落典型空間風速對比分析

圖14 16：00各聚落典型空間太陽輻射對比分析

2.4.2 建筑室內微氣候環境實測過程

1)測點布置。

對建筑室內外典型功能空間布置溫濕度自記儀，分析建筑不同功能區的微氣候特征以及建筑選址、建筑布局和建筑細部構造等方面對氣候調節的積極作用(圖15～21)。

2)測試時間。

一般選擇晴天的7：00～19：00作為建筑室內外環境實測數據采集的時間段，以10min作為數據采集時間間隔。

3)測試儀器。

使用德圖溫濕度自記儀。

4)測試方法。

根據《建筑熱環境測試方法》(JGJT 347—2014)及所測建筑室內各房間的面積和形狀，分別布置1～2個實驗儀器，將德圖溫濕度自記儀用繩子懸掛于所測功能房間開敞、遠離生活區且相對中心的位置，測試儀器離地1.5m，將所有儀器懸掛好后依次開機，需在1min內完成，減少時間差對測試結果的影響。將氣象站數據作為實驗參考。

5)數據結果記錄與分析。

通過數據的整理分析，可以得到以下結論。

圖15 城子村楊宅測點布置

圖16 城子村趙宅測點布置

圖17 底土村魯宅測點布置

圖18 底土村土掌房測點布置

圖19 楊巡部村李宅測點布置

圖20 楊巡部村楊宅測點布置

圖21 團山村106號院測點布置

圖22 城子村趙宅各測點溫度日變化分析

圖23 城子村楊宅各測點濕度日變化分析

圖24 楊巡部村楊宅各測點溫度日變化分析

圖25 團山村106號院各測點溫度日變化分析

圖26 16：00底土村兩宅各測點溫度對比分析

圖27 16：00楊巡部村兩宅各測點溫度對比分析

(1)同一建筑不同室內空間對于微氣候環境的調節效應。對4個聚落的7個典型建筑室內環境進行現場測試，同一建筑由于各房間的使用功能不同，其室內微氣候環境也存在顯著差異(圖22～25)。

院落：作為重要的交通和戶外活動空間，同樣也可作為室內實驗的參照，院落測得數據基本與聚落氣象相近，對于微氣候環境的影響較小。

大門檐下：檐下空間廣泛存在于云南彝族傳統聚落中，屬于半室外的灰空間，對于溫濕度具有一定的調節作用，如城子村大門處的溫度全天各時段都較聚落溫度低0.5℃。

堂屋：堂屋是云南彝族重要的生活起居空間，由于其與入戶大門直接相通，室內外空氣交換較其他室內房間快，因此其微氣候環境會在一定程度上受到室外環境的影響，如楊巡部村楊宅堂屋較室外低5.6℃，降溫效率達到了21.3%。分析其原因，主要是由于云南彝族傳統建筑少開窗、門洞小、夯土墻體厚等起到了良好的保溫隔熱作用。

臥室廂房：云南彝族傳統建筑的臥室廂房一般位于堂屋兩側，兩側廂房基本無開窗，為夯土墻體，厚度500～800mm，有明顯的由下而上逐漸向內收分的做法。由于這種特殊的構造，室內外的空氣交換較少，能夠明顯改善和保持室內的氣候環境，由分析曲線圖可以看出，無論白天還是夜晚，其室內溫濕度均維持在恒定狀態，能提供一個舒適穩定的室內生活空間，并且其調節能力較堂屋有明顯提升，如城子村趙宅廂房的室內外最大溫差達到了8.2℃，降溫效率高達27.3%。

多層功能空間：云南彝族傳統建筑基本以2層為主，一層空間相對封閉，二層空間朝向院落一面開敞，其他三面封閉。從各測點的數據對比可知，楊巡部村的版筑合院建筑二層空間的室內環境調節能力明顯強于一層空間，而城子村等地的土掌房則是一層更優于二層。究其原因是因為版筑合院二層空間相對寬敞，開窗大，通風良好，利于空氣交換；而土掌房二層空間非常狹窄，少開窗，導致本就處于干熱地區的建筑通風不暢，因此對溫濕度的調節能力相對較差。

(2)同一聚落不同建筑形式對于微氣候環境的調節效應。同一聚落具有相同的氣候環境背景，但是聚落中的不同建筑形式將影響建筑室內外環境微氣候的調節?？傮w而言，楊巡部村兩宅的溫濕度差別不大，但李宅的溫度更低，濕度較高，可見合院式建筑在滇中地區更能適應環境。底土村中土掌房的溫度明顯低于魯宅合院式建筑，可見在干熱地區土掌房更有利于調節室內微氣候環境(圖26、27)。

3 云南彝族傳統聚落微氣候特征

3.1 聚落環境微氣候調節特征

3.1.1 聚落選址

滇中地區彝族主要分布在楚雄、昆明一帶，楚雄州年平均氣溫16.3℃，全年溫度變化小，“冬無嚴寒，夏無酷暑”[25]。在這樣的氣候條件下，彝族聚落多沿山腳布局，前為開闊的農田，背靠淺丘，這樣的布局有利于農業生產和聚落內部通風。

滇南地區彝族主要分布在紅河一帶，本文研究的團山村、城子村即分布于此。紅河州分布在海拔2 000m以下的山間盆地和河谷地帶，極端氣溫為-2.0和40.7℃，在這種夏季酷熱，冬季寒冷的極端氣候條件下，彝族土掌房聚落選擇向陽、開闊、涼爽的半山腰布置[26]，利用地形分臺構筑房屋。

3.1.2 聚落布局

不同地區的建筑布置方式差異顯著，地處溫和地區的楊巡部村建筑順應地形，零散分布，構建大量巷道和院落空間以加強聚落中的空氣流通，削弱潮濕環境的影響，而城子村、底土村、團山村的土掌房民居則呈密集式布局[27]以適應極端的氣候條件，密集布置可以用最少的外墻熱輻射面來包含最多的居住單元，減少室內外的熱傳遞。

3.1.3 聚落空間

研究表明，巷道空間和林下空間通過干擾太陽輻射強度而對聚落微氣候環境產生顯著影響，軟質地面的環境品質明顯優于硬質地面，不過目前隨著聚落的現代化推進，越來越多的道路和廣場被硬化，這些因素正在對彝族傳統聚落的微氣候環境產生負面影響。

3.2 傳統建筑微氣候調節特征

3.2.1 建筑選址

建筑選址特征與聚落選址有著緊密的關系，如楊巡部村楊宅選址于凹地，有利于減少建筑與室外環境的熱交換，以保持室內舒適的溫濕度。彝族傳統建筑的選址主要選擇坡地，一是這樣能留出更多的耕地，二是有利于建筑依托地形形成室內舒適的微氣候環境。

3.2.2 建筑布局

建筑的布局方式同樣也與適應氣候緊密相關，滇中地區的彝族聚落多采用合院式兩層建筑布局以適應滇中地區溫和濕潤的氣候。滇南地區同樣也多采用合院式建筑布局，但其目的主要是通過更多的外墻遮擋太陽輻射以保證舒適的室內環境。

3.2.3 建筑構造

對于建筑室內微氣候影響較大的建筑構造系統主要包括屋頂、門窗和墻體。滇中地區的版筑合院，墻體均為夯筑而成，厚度為200和600mm，而滇南的土掌房為了減少室內外的熱傳遞，將墻厚增加到了800mm。屋頂構造方面，濕潤多雨地區的版筑合院為坡屋頂，覆以瓦；而干熱地區的土掌房為平屋頂，夯土而成，進一步弱化室內外的熱傳遞。版筑合院建筑為強化室內外的空氣流通，采取的大開窗、大開門；而土掌房為了減弱外界炎熱環境的影響采取小開門窗的做法[28]。

4 結語

目前大量學者從云南彝族文化、彝族建筑文化特征和彝族建筑營建技藝等方面開展了大量研究，對彝族傳統聚落的可持續發展研究具有重大意義，但對于彝族傳統聚落在調節微氣候方面具有的積極作用研究仍顯不足。本文通過對4個村落的2種典型建筑形式的聚落微氣候實測分析研究，一方面客觀揭示了云南彝族傳統聚落改善微氣候環境依托的因素，可在彝族傳統聚落現代化過程中指導聚落的改造和重建；另一方面，本研究的開展將為傳統聚落的研究和隨著鄉村產業融合帶來的鄉村景觀變遷研究[29]提供一種新的思路和方法，期待更多學者的加入，共同挖掘傳統聚落中值得保留和傳承的生態智慧。

注：文中圖片除注明外，均由作者拍攝或繪制。