校園林蔭道對微氣候影響的實測分析

葉凌江 程佳俊 李翀瀟 馮榮奕

（桂林電子科技大學建筑與交通工程學院，廣西桂林 541004）

校園林蔭道作為校園外部空間的活動載體，是校園綠色基礎設施的連接紐帶。從生態環境角度分析，林蔭道可以優化校園微氣候，滯塵降噪[1-2]；從景觀建設角度分析，林蔭道可以營造自然的綠蔭空間，為師生出行創造良好的行走環境[3]。

高校師生數量大幅增加，師生迫切希望改善和提高校園環境的舒適性[4]。El-Bardisy等[5]在開羅進行測量與模擬分析認為，校園空間可以通過改善植被條件提高環境質量，滿足師生的需求，強調氣候條件（盛行風、太陽輻射等）對微氣候的巨大影響。Sabrin等[6]分析費城街道的多種形態，對行道樹的降溫效應進行評價，認為混合用途用地可以提供最高的熱舒適，并指出街道的微氣候受益于樹木遮陰面積。Vailshery等[7]研究行道樹對城市熱環境的影響時發現，14：00樹陰下溫度比非遮陰地段溫度低0.5～1.6 ℃，17：00時，樹陰下氣溫降低0.4～2.2 ℃。馬雪瑩等[8]通過實測證明，福州地區綠化植被對夏季高溫具有調節作用，校園綠化的降溫作用存在閾值，校園環境溫度處于30.5～33.5 ℃時，植被的降溫效果最顯著。

合理的校園綠化有助于提升校園的氣候環境，滿足師生的出行需求，可以起到美化校園、提升校園與地區形象的作用，促進地區的低碳可持續發展，使城市居民得到更好的生活體驗。因此，試驗研究校園環境內林蔭空間對微氣候的影響，促進校區的建設改進和可持續發展。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區域

桂林市位于南嶺山系西南部，地處湘桂走廊南端、廣西壯族自治區東北部，東經109°36'50″～111°29'30″、北緯24°15'23″～26°23'30″，境域南北長236 km、東西寬189 km。桂林市北部及東北部與湖南省交界，東南部與廣西壯族自治區賀州市接壤，南部與廣西壯族自治區梧州市及來賓市毗鄰，西部及西南部與廣西壯族自治區柳州市相接，總面積2.78 km2，占廣西壯族自治區總面積的11.74%。

桂林市主要地貌為喀斯特山地、丘陵和臺地，地質情況復雜，境內氣候溫和，雨量較高，陽光充沛，夏長冬短，四季分明，雨熱同期，氣候條件較優越。桂林市年平均氣溫約19.1 ℃。最熱月份為7、8月，平均氣溫約28 ℃，最冷月為1、2月，平均氣溫約9 ℃，年平均降水日約166 d，年平均降雨量1 887.6 mm，年平均相對濕度為76%。

1.2 研究方案

本試驗時間為2021年7月15日—2021年7月17日，天氣均為晴天，測量前24 h內無降雨。測試時間為每天7：00—20：00，測量間隔為30 min。每條道路設置6個測點，分兩行布置，每行3個測點，分別位于道路兩側邊緣處與道路中心處，測量前調整儀器，實測前半小時架設儀器，穩定儀器所處環境，避免環境波動引起實測誤差。儀器所處高度均為1.5 m，為行人站立時面部所處高度。

試驗主要儀器信息如表1所示。

表1 試驗主要儀器信息

本試驗測量地點為桂林電子科技大學（金雞嶺校區）。桂林電子科技大學（金雞嶺校區）位處桂林市七星區，歷史悠久，綠化茂密，是桂林市具有代表性的高校之一。

選擇兩處林蔭空間，標記為一號林蔭道與二號林蔭道。兩條測試林蔭道人流量較大，且無機動車通行影響，不存在城市道路林蔭道中的汽車熱污染。校園林蔭道具有休憩、散步、跑步等功能，能夠滿足在校學生的生活需求，為附近的居民休閑娛樂提供場所，具有一定代表性。兩條林蔭道下墊面材料相同，為水泥混凝土下墊面，道路朝向、寬度及兩側綠化條件存在差異，主要表現為道路的基本信息與綠化種類及排列方式不同。一號林蔭道為東西朝向，道路長寬為110 m×6 m，北側樹木以小葉黃楊球及榕樹為主，南側樹木以小葉黃楊球以及棕櫚樹為主，樹木間隔為5 m，交叉排列，林蔭空間的遮蔽效果一般。一號林蔭道大部分路面處于陽光直射狀態，屬于帶狀單拱開放型林蔭空間。二號林蔭道為南北朝向，道路長寬為150 m×15 m，東西兩側均為小葉黃楊球及榕樹，呈鏡像分布，樹木間距為8 m，榕樹高度高約12 m，樹木冠層較大，并于林蔭道上空相交，遮陰效果較好。二號林蔭道大部分路面處于樹木遮蔽下，遮陰效果顯著，太陽輻射穿透率較低，屬于帶狀單拱封閉林蔭空間[9]。道路中間存在少許綠化與大理石下墊面，主要功能為空間美化。

2 夏季熱環境實測分析

根據無遮擋參照點實測數據對比分析。選擇實測時間內桂林夏季熱環境最高溫度日，即17號數據進行分析。

參照點溫度統計如表2所示。

表2 參照點溫度統計 溫度：℃

2.1 林蔭道溫度場分析

測試時間內，測點溫度曲線變化較一致。一號林蔭道各測點的溫度均值為35.97 ℃，標準差波動區間為2.47～3.56；二號林蔭各測點的溫度均值為33.92 ℃，標準差波動區間為2.05～2.84。研究區域夏季林蔭道最高溫度集中分布在測試日的14：00—16：00。

對比兩條林蔭道溫度數據發現，一號林蔭道各測點綠化條件不同，最高溫度時段的氣溫變化范圍為4.21～5.47 ℃，同時刻內不同測點溫差較大；二號林蔭綠化條件較平均，最高溫時段氣溫的變化范圍為1.44～1.51 ℃，同時刻內溫差較小。結果表明，帶狀單拱封閉林蔭道內熱環境較穩定，與正常帶狀開放式林蔭環境相比，整體熱環境約低3.08 ℃，能夠提供較好的降溫效應；一號林蔭道內，整體溫度最低的測點為1號測點，1號測點位于高大細葉榕下，榕樹樹木冠層較大，為樹下環境提供遮蔽作用，下墊面種類相同、無太陽直射等其他因素的影響下，大型冠層樹木可以提供更為舒適的環境溫度；二號林蔭道的溫度趨勢圖較穩平穩，與參照點溫度圖變化規律的一致性較高。一號林蔭道溫度曲線圖于上午十時出線明顯的先下降后升高趨勢。

一號與二號林蔭道溫度日變化曲線如圖1所示。

圖1 一號與二號林蔭道溫度日變化曲線

2.2 林蔭道下墊面溫度場分析

試驗期間林蔭道下墊面溫度與太陽輻射量呈跟隨性關系。一號林蔭道下墊面溫度的均值為46.84 ℃，標準差波動區間為7.92～10.09；二號林蔭道下墊面溫度均值為37.59 ℃，標準差波動區間為3.59～6.35。

行道樹冠層較大的二號林蔭道墊面溫度整體低于一號林蔭道下墊面溫度，且兩條林蔭道的下墊面平均溫差由7：00的3.13 ℃增長至16：00的22.9 ℃，達到溫度差的峰值。

一號林蔭道的下墊面溫度隨太陽輻射變化，12：00出現多云天氣，太陽輻射量開始逐漸下降，一號林蔭道溫度在14：00時降低，后隨著太陽輻射量增加，下墊面溫度再次升高，表明太陽輻射是影響林蔭道下墊面溫度的重要因素。

二號林蔭道下墊面溫度12：00升至最高值，逐步下降并在34.6～47.5 ℃間波動，于18：00劇烈下降，表明行道樹冠層較大的林蔭空間對太陽輻射具有較大的吸收率，且封閉式林蔭空間的下墊面溫度變化比開放式林蔭空間緩慢，對太陽輻射的跟隨性較低，下墊面溫度變化幅度小，穩定性較高。

林蔭道下墊面溫度及太陽輻射日變化曲線如圖2所示。

圖2 林蔭道下墊面溫度及太陽輻射日變化曲線

2.3 林蔭道濕度場分析

測試期間林蔭道各測點的空氣相對濕度日變化趨勢整體較相似。一號林蔭道空氣相對濕度平均值為44.28%，標準差浮動區間為8.87～11.06，二號林蔭道空氣相對濕度平均值為52.58%，標準差浮動區間為9.28～11.89。

各測點相對濕度最高點出現在7：00—8：00，一號林蔭道空氣相對濕度最高為69.16%，二號林蔭道空氣相對濕度最高為75.93%；最低點出現在14：00—17：00，一號林蔭道空氣相對濕度最低為28.89%，二號林蔭道空氣相對濕度最低為38.49%。二號林蔭道的空氣相對濕度平均值比一號林蔭道高8.32%，表明行道樹冠層的大小對濕度具有較大影響，封閉式林蔭空間比開放式林蔭空間具有更好的增濕作用。分析林蔭環境的濕度變化的標準差，二號林蔭道的空氣相對濕度日變化波動較大，一號林蔭道各點空氣相對濕度標準差變化略小。結合圖1可得，溫度與濕度曲線均于10：00出現升高趨勢，根據殷亦佳研究的植物的蒸騰作用規律[10]，植物的蒸騰作用與葉片溫度、大氣溫度等環境因素有關。樹葉溫度比氣溫高2～10 ℃時，樹葉內外蒸汽壓差增大，蒸騰速率增大；氣溫過高時，葉片過度失水，氣孔關閉，蒸騰作用減弱。10：00—11：00一號林蔭道植物蒸騰作用明顯，溫度整體下降，濕度增加。11：00太陽輻射增加，溫度較高，樹葉氣孔關閉，蒸騰作用停止，溫度再次升高，濕度下降。二號林蔭道屬于封閉式林蔭空間，葉面積指數較高，林蔭道空間被樹木冠層完全遮蔽，表明蒸騰作用對林蔭道的溫度具有一定影響，植物冠層高大、綠化與遮陰效果較好，綠化作用對溫度場的影響大于植物的蒸騰作用的影響。一號林蔭道溫度的標準差變化大于二號林蔭道，溫度與濕度的日變化特征呈負相關，進一步說明林蔭道空氣溫度與空氣相對濕度之間存在密切的關聯性。

林蔭道空氣相對濕度實測結果如圖3所示。

圖3 一號與二號林蔭道空氣相對濕度日變化曲線

3 結語

桂林市高校微氣候構成中，行道樹的高度及冠層大小對于溫度、空氣濕度、下墊面均具有不同程度的影響。改善林蔭道設計，保證校園綠化率，對于營造良好的校園氛圍以及滿足師生出行需求具有較大的現實意義。行道樹較少，綠化程度較低的開放式林蔭空間溫度在上午時段會受到植物蒸騰作用的影響，具有高大冠層和高葉面積指數的林蔭道具有更加高效的降溫作用，能夠保證林蔭環境溫度穩定低于自然溫度約3 ℃；行道樹冠層較大的林蔭空間對于太陽輻射具有較大的吸收率，導致封閉式林蔭空間的下墊面溫度變化比開放式林蔭空間更加緩慢，對太陽輻射的跟隨性較低，下墊面溫度變化幅度小，穩定性較高；蒸騰作用在影響林蔭道的溫度的同時對于、林蔭道的空氣濕度存在正相關影響，封閉式林蔭道比開放式林蔭道的空氣相對濕度高約8%。