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探讨极端季节微气候与呼和浩特市公园3种绿地的关联性

2020-07-16 213 上传者：管理员

摘要：城市公园对半干旱城市环境改善起着至关重要的作用，可增强城市生态效益的“绿肺”。探究极端季节阿尔泰公园密林、疏林、草地3种下垫面对温度、湿度、风速3项环境因子的影响，比较不同绿地下垫面类型微气候的变化差异，该研究对城市公园规划中下垫面的科学选择和合理配置有重要指导意义。

关键词：
下垫面
半干旱地区
城市公园规划
微气候
气候学
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内蒙古自治区的首府———呼和浩特市的年降水量在350～500mm之间，是典型的半干旱地区，由于其特殊的地理位置和季节差异较大的气候，其生态环境十分不稳定。城市公园对改善城市生态环境有着积极的作用，城市公园微气候在小尺度范围内由公园内部下垫面营造而形成独特的气候环境。夏季、冬季时半干旱地区气候较不稳定，2个季节环境因子变化差异较明显，夏季公园环境最适宜市民活动，其生态效益较显著，冬季时公园的使用价值和生态价值较低，其环境影响因素较复杂。故探究夏、冬2季半干旱地区不同绿地下垫面类型对温度、湿度、风速等环境因子的影响。

1、研究方法

1.1研究区概况

阿尔泰公园位于内蒙古自治区呼和浩特市，是新城区中心城区内尺度最大的综合公园，占地面积64hm2。阿尔泰公园周边环境对公园内部微气候的影响较弱，且各类下垫面在公园内均占有一定比例，为了实测数据科学有效，故选取阿尔泰公园为实测样本。

1.2测试方法

于阿尔泰公园内选取草地、疏林、密林典型样地实地测量温度、湿度、风速，数据记录1min内5次稳定数值的平均值。夏季测试数据选取2017年8月数据，冬季测试数据选取207年11月数据，每季度测试1周期，每周期为7天，测试时间段为10:00～15:00（其它干扰因素较少）。使用testo625-精密型温湿度仪、testo405-V1微瞬时风速计仪器采集温度、湿度及风速数据，测试高度为1.5m。

1.3数据处理

选取草地、疏林、密林典型样地的湿度（℃）、温度（℃）、风速（m/s）有效数据计算平均值，比较不同下垫面温度、湿度、风速日变化并绘制相关分析图。图像处理采用AdobePhotoshopCC(64Bit），数据处理采用WPS2019。

2、结果与分析

2.1不同下垫面构成用地温度实测分析

夏季（见图1），各下垫面典型样地温度变化较稳定，草地、疏林、密林均在10:00～15:00呈现升温状态。各类绿地下垫面在15:00时到达高峰值，分别为39.11℃、38.25℃、35.91℃，草地样地温度在10:00～14:00持续增长，14:00～15:00呈现小幅度下降；疏林样地温度在10:00～13:00持续升温，13:00～14:00下降0.2℃，在14:00～15:00温度快速上升到达峰值；密林样地温度变化较不稳定，基本温度变化幅度范围在10℃以内，10:00～11:00呈迅速增温状态，11:00～14:00温度小范围波动，14:00～15:00温度上升3.63℃。

图1夏季各下垫面温度变化

冬季（见图2），各类绿地下垫面典型样地在10:00～15:00温度变化起伏较大，各类绿地下垫面温度差异较大。草地在10:00～13:00温度小幅度起伏，总体呈现上升趋势，于13:00至峰值8.82℃后呈持续下降趋势；疏林温度在10:00～12:00温度上升幅度较大，于12:00到达峰值7.37℃后呈缓慢下降趋势；密林温度在10:00～11:00升温幅度最大，11:00～13:00持续升温至峰值7.76℃，在14:00～15:00缓慢下降。

图2冬季各下垫面温度变化

2.2不同下垫面构成用地湿度实测分析

夏季（见图3），各下垫面典型样地在10:00～15:00湿度变化总体呈下降趋势，草地、疏林、密林湿度日变化较为相似，均在10:00为峰值，分别为35%、35%、36%。3种下垫面的湿度变化曲线均在10:00～11:00总体呈现大幅度下降趋势，11:00～13:00持续下降，于13:00到达最低值继而小幅度上升，于11:00各下垫面典型样地湿度大小较为接近，13:00草地湿度明显低于其它2种下垫面。

图3夏季各下垫面湿度变化

冬季（见图4），各下垫面典型样地在10:00～15:00湿度变化总体呈下降趋势，湿度日变化规律总体相似。草地、疏林、密林3种下垫面湿度均在10:00到达最大值，分别为39.63%、43.87%、44.32%；在14:00到达最小值，分别为19.02%、20.13%、21.61%。其中草地湿度在11:00～12:00相比较其它2种下垫面有小幅度提升，3种下垫面湿度变化曲线均在14:00～15:00小幅度上升，密林的上升幅度大于草地和疏林。

图4冬季各下垫面湿度变化

2.3不同下垫面构成用地风速实测

夏季（见图5），各下垫面典型样地风速变化显著。草地风速波动变化最为显著，于10:00～11:00风速显著上升且出现最高值0.92m/s,11:00～12:00风速下降至最低点0.28m/s后又于13:00达到0.89m/s，在13:00～15:00风速基本保持在0.65～0.85m/s；疏林风速变化幅度较大，10:00～11:00风速上升0.44m/s,11:00～12:00下降至0.28m/s后风速0.28m/s～0.4m/s范围内波动；密林风速相对稳定,10:00风速为0.09m/s,10:00～14:00风速持续增加至峰值0.32m/s,14:00～15:00呈小幅度下降趋势。

图5夏季各下垫面风速变化

冬季（见图6），各下垫面典型样地风速在上午风速变化幅度较小，在下午风速差别显著。草地风速均在10:00～14:00波动较小，14:00～15:00风速上升幅度较快；疏林风速整体波动较大，10:00～13:00风速在0.1m/s～0.6m/s内小范围波动，在14:00风速到达峰值1.38m/s，继而呈下降趋势；密林风速相比较其它2种下垫面较稳定，10:00～15:00总体呈上升趋势，于15:00风速最大为0.88m/s。

图6冬季各下垫面风速变化

3、讨论

3.1不同下垫面构成对实测温度影响分析

夏季，阿尔泰公园温度适宜市民活动，各类型下垫面日平均温度变化幅度较小，不同下垫面之间温度变化差异较小，11:00时3种类型下垫面温差最小，14:00时温差最大，总体呈现草地>疏林>密林的趋势。疏林与密林最高温度出现在15:00，而草地最高温度出现在14:00；草地温度高于其它下垫面温度与日照角度有关，草地周边较为宽敞，温度升高较快，温度下降较慢。

冬季相比较夏季而言温度变化波动较大，阿尔泰公园3种类型下垫面总体呈先升温后降温状态，有密林>疏林>草地的趋势。由于季节变换太阳高度角不同于夏季，草地、疏林、密林的样地日最高温度值均出现在13:00时，然而在14:00时，3种下垫面之间的温度差异最小。由于草地周边较空旷，而疏林、密林因植物郁闭度影响、因太阳照射程度不同而产生温度差异明显的现象，故而草地与其它2种下垫面存在温差最大值。通过比较夏季与冬季温度实测可知，密林能起到良好的降温、保温效果，疏林次之，草地降温、保温作用不明显。

3.2不同下垫面构成对实测湿度影响分析

夏季时阿尔泰公园内各下垫面间的相对湿度存在显著差异，总体湿度变化规律呈现密林>疏林>草地的趋势。3种下垫面类型在早晨湿度较大，其中最高值为密林36%，密林、疏林自然表面较强能起到较强的蒸腾作用，所以相对湿度明显高于草地的湿度。

冬季时密林的增湿作用相比较草地、疏林更加明显，变化规律总体呈现密林>疏林>草地的趋势。3种下垫面因早晨空气中的水蒸气液化成小水珠有明显的增湿作用，所以呈现早晨空气湿度明显大于下午。由于冬季日照时长较短，植物夜间的呼吸作用更加明显，所以早上的湿度明显大于下午。在10:00～14:00时总的湿度曲线呈持续下降趋势。随着时间的推移,密林的增湿效果明显高于其它2种下垫面。12:00时密林、疏林增湿的优势不明显，所以各下垫面湿度值最相近。

综上所述，通过比较夏季与冬季湿度实测可知，密林能起到良好的增湿效果，疏林次之，草地增湿作用不明显。

3.3不同下垫面构成对实测风速影响分析

夏季时各测点的周边环境对风速的实测数据产生影响较大，但可以得出草地、疏林风环境不稳定，风速变化无明显规律，密林风环境较稳定，风速变化幅度较小，总体呈现草地的风速明显比其它2种下垫面要高的规律。密林在夏季植物茂盛，郁闭性较好，风速变化相比较草地、疏林较稳定；冬季北方地区风环境不稳定，各下垫面风速变化幅度较大,无变化规律性，草地、疏林的风速相对密林较高。通过夏季与冬季各下垫面风速的比较，可知密林的抗风性比草地、疏林较高。

4、结论

呼和浩特市夏季气候稳定，城市公园生态价值、使用价值最高，冬季气候变化较明显，公园的生态环境受季节影响较明显。通过对阿尔泰公园密林、疏林、草地3种主要下垫面的温度、湿度、风速日变化作出分析与比较，寻找极端季节同类型的下垫面之间局部微气候差异特点，可得出以下结论：密林在夏季降温、冬季保温的作用明显强于疏林和草地；密林有较强的增湿作用，疏林次之，草地的增湿作用不明显；总体体现出密林的抗风性比草地、疏林较好。

综上可知，极端季节时可以有效缓解城市公园微气候的重要因素是密林和疏林，为改善半干旱地区在夏、冬2季的生态环境，在城市公园设计中应科学配置这2种下垫面。总的来说，下垫面的类型和构成形态是公园生态环境的关键因素，只有充分考虑不同类型下垫面对环境的影响作用，配置组成科学，才能使城市公园发挥其“绿肺”的作用，有效改善环境，为城市提供一个良好的生态环境。

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