RCEES OpenIR  > 城市与区域生态国家重点实验室
城市绿地组成和配置对降温过程及效应的影响
Alternative TitleInfluences of the composition and configuration of urban greenspace on its cooling process and effect
焦敏
Subtype博士
Thesis Advisor周伟奇
2019-06
Degree Grantor中国科学院生态环境研究中心
Place of Conferral北京
Degree Name理学博士
Degree Discipline生态学
Keyword斑块面积,格局,遮阴,蒸腾,降温效应,
Abstract

      目前全球正经历着快速的城市化过程,城市下垫面的剧烈变化以及人为热的大量增加使得城市内的温度明显高于其周围区域的温度,导致城市热岛效应,严重影响城市的生态环境和居民健康。城市绿地能够有效改善城市热环境,其覆盖面积和空间分布格局对降温效应均有重要影响,对于土地资源有限的城市而言,深入探索绿地面积和格局对其降温效应的影响,可为绿地空间分布优化提供重要的科学指导,发挥城市绿地最大的降温效应。已有的大量相关研究主要关注绿地面积和格局与温度的统计关系,缺乏机理机制的探讨。
      本研究以北京,一个快速城市化的典型城市为例,综合高分遥感影像、地基三维激光雷达、模型模拟以及实地观测等研究方法,从遮阴和蒸腾两个关键降温过程来探讨绿地组成和配置对其降温效应的具体影响及机制。本研究首先探讨了绿地斑块大小对降温效应的影响,以四种典型斑块大小为例,分析斑块面积变化对绿地遮阴和蒸腾的影响,及总体降温效应的影响,进而探寻是否存在最佳斑块大小;进一步重点围绕遮阴降温过程,以北京市66个居民区为例,分析景观格局对树木提供的遮阴面积的影响,探讨以提升树木遮阴效率为目标的居民区景观格局优化。在此基础上,我们分析了绿地遮阴对城市下垫面地表温度的影响,从而探讨如何使绿地遮阴的降温效果最大化。本研究的主要结果和结论如下:
     (1) 绿地斑块面积对遮阴和蒸腾降温过程,以及绿地总体降温效应均有重要影响。首先,随着绿地斑块面积变小,其本身的气温逐渐升高,而相对湿度逐渐降低,内部中心到边缘的温、湿度变化也更为剧烈,而绿地相对外界环境的降温、增湿效应也相应逐渐减弱;其次,随着绿地斑块面积变小,单位面积绿地提供的遮阴面积反而急剧增加,相同总面积的多个小绿地斑块相比于单个大绿地斑块能够为外界提供更多的遮阴面积,但绿地的蒸腾速率可能随着斑块面积的变小而呈现先增后减的非线性变化。综合随着斑块面积变化,单位面积绿地遮阴和蒸腾降温过程的变化,我们推断可能当绿地斑块以某种大小存在时,单位面积绿地提供的遮阴和蒸腾降温效果之和达将到最大值,即可能存在最佳绿地斑块面积;此外,我们同时发现树种的组成对绿地遮阴和蒸腾降温效果也有显著的影响,表明除了改善绿地空间分布格局之外,合理构建树种组成也能有效提升有限面积绿地的总体降温效果。
     (2) 建筑和树木的组成和配置都对树木提供的遮阴面积有重要影响,优化建筑和树木的空间分布格局能够有效增加树木提供的遮阴面积。首先,在建筑高于树木的区域,树木提供的部分遮阴会被建筑遮阴所覆盖,从而导致树木提供的遮阴面积将不能完全发挥,且建筑覆盖面积相对树木覆盖面积越大时,树木遮阴面积中能实际发挥的比例(即植被遮阴效率)越小;其次,我们发现本研究中建筑和树木的高度对植被遮阴效率都没有显著影响,而水平分布格局都对植被遮阴效率有显著影响,这表明在建筑过高的区域,改变建筑和树木的水平分布格局相对于改变高度能够更加有效地提升植被遮阴效率;除建筑遮阴对树木遮阴存在一定的覆盖作用之外,树木遮阴彼此间也会互相遮挡和削弱,随着林地覆盖面积的增加,虽然树木提供的总体遮阴在增加,但是单位面积树木提供的遮阴急剧减少,而优化树木的空间分布格局也能有效地缓解树木遮阴彼此的覆盖作用。
      (3) 不同程度的遮阴以及遮阴覆盖的不同地表都对林地遮阴降温效果有重要影响。林地遮阴能够急剧减少地表接收的太阳辐射,降低周围环境辐射温度和下垫面表面温度,且外界太阳辐射越强、温度越高时,林地遮阴对局地热环境的改善作用越明显。本研究发现地表接收的遮阴覆盖时长对其表面温度有重要影响,并且全天各时段的累计遮阴时长对地表温度的影响并不一致,相比于上午( 06:00-12:00 ),地表在下午( 12:00-18:00 )接收的遮阴覆盖时间越长,能够更加有效地改善局地热环境,且午后时段( 12:00-14:00 )遮阴覆盖时长对全天地表温度影响更大,这表明遮阴在下午尤其是午后时段作用于城市地表能够起到更好的遮阴降温效果,应据此合理规划林地栽植的走向。此外,林地遮阴对不同地表遮阴降温效果有差异,本研究的四种城市地表中,林地遮阴降温效果的强弱排序为柏油路、混凝土>透水砖>草地,并且我们进一步发现无遮阴时表面温度较高的地表受遮阴的影响程度更大。因此,城市内有限的林地遮阴应优先覆盖于地表温度更高的人工表面。

Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42220
Collection城市与区域生态国家重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
焦敏. 城市绿地组成和配置对降温过程及效应的影响[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心,2019.
Files in This Item:
File Name/Size DocType Version Access License
焦敏-城市绿地组成和配置对降温过程及效应(4002KB)学位论文 开放获取CC BY-NC-SAApplication Full Text
Related Services
Recommend this item
Bookmark
Usage statistics
Export to Endnote
Google Scholar
Similar articles in Google Scholar
[焦敏]'s Articles
Baidu academic
Similar articles in Baidu academic
[焦敏]'s Articles
Bing Scholar
Similar articles in Bing Scholar
[焦敏]'s Articles
Terms of Use
No data!
Social Bookmark/Share
All comments (0)
No comment.
 

Items in the repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.