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2023-10-11
城市绿地系统规划：气候调节器
【摘要】：1）调节温度随着城市的扩张，城市人口暴增、工业生产、硬化路面等原因，城市中的碳排放量直线上升，形成了城市中许多气流交换较少和辐射热的相对封闭的生存空间，这就是城市“热岛效应”。早前，研究人员实验数据表明，北京市建成区的绿地，每年通过蒸腾作用释放约4.39亿t水分，吸收107 396亿J的热量，这在很大程度上缓解了城市的热岛效应，改善了城市人居环境。
与郊区的气候特征相比，城市气候有如下特征：气温较高，空气相对湿度较小，日照时间短，辐射散热量少，平均风速较小，风向经常改变等。城市绿地具有调节太阳辐射、温度、气流等生态功能，是城市的天然气候调节器。
1）调节温度
随着城市的扩张，城市人口暴增、工业生产、硬化路面等原因，城市中的碳排放量直线上升，形成了城市中许多气流交换较少和辐射热的相对封闭的生存空间，这就是城市“热岛效应”。城市热岛效应产生的原因主要有：
①城市建设的下垫面大多使用砖瓦、混凝土、沥青、石砾等硬化路面，这些材料的热容大、反照率小；
③人口集聚，生产、生活燃料消耗量大，空气中二氧化碳浓度剧增，增加吸收下垫面的长波辐射，导致城市“热岛效应”。近年来，许多城市的夏季气温屡创新高，酷暑难耐。例如：在我国经济发达、人口稠密、城市分布密集的长江三角洲地区，夏季城市气温高达35～40℃，加上空气湿度很大，往往使人们感到闷热难忍、人体舒适度较低。
城市绿地调节小气候温度的两个途径分别是蒸腾作用和吸收热辐射、遮阴。园林植物通过其叶片大量蒸腾水分而消耗城市中的辐射热和来自路面、墙面和相邻物体的反射而产生的增温效益，缓解了城市的“热岛效应”和“干岛效应”。植物通过蒸腾作用降低周围温度，这是绿地系统最有效的调节温度的方法。绿色植物在进行自身生命活动的过程中，能够将雨水、地下水等水分贮藏在体内，通过植物的蒸腾作用，吸收环境中的大量热能，同时释放大量的水分，降低环境的温度。据测定，1 hm2的城市绿地，在夏季典型天气条件下，可以从环境中吸收81.8 MJ的热量，相当于189台空调机全天工作的制冷效果。早前，研究人员实验数据表明，北京市建成区的绿地，每年通过蒸腾作用释放约4.39亿t水分，吸收107 396亿J的热量，这在很大程度上缓解了城市的热岛效应，改善了城市人居环境。根据上海园林局的研究测定，夏季水泥地坪的温度可达56℃，一般泥土地面为50℃，树荫下地温仅为37℃，树荫下草地温度为36℃，可见绿地的地温比空旷广场地温低20℃左右，正所谓“大树底下好乘凉”。城市绿地调节小气候温度的另一个途径是吸收热辐射、遮阴。夏季人们在公园或树林中感到清凉舒适，是因为太阳照射到树冠上时，有30%～70%的太阳辐射热被植物吸收，又由于树冠遮挡了直射阳光，使树下的光照量只有树冠外的1/5，从而给休憩者创造了安闲的环境。
在严寒的冬季，绿地对环境温度的调节结果与炎热的夏季正相反，即在冬季绿地的温度要比没有绿化地面高出1～3℃。这是由于绿地中的树冠反射了部分地面辐射，减少了绿地内部热量的散失，而绿地又可以降低风速，进一步减少热量散失，起到保温作用的缘故。因此，城市绿地对于城市来说，是名副其实的冬暖夏凉的“天然温度调节器”。(www.chuimin.cn)
2）调节湿度
从绿地对空气湿度的影响来看，由于植物具有蒸腾的生理机能，将大量水分蒸发至空气中，从而可增加空气湿度和人体舒适度。大片的树木如同一个小水库，使林多草茂地区雨雾颇多。经北京市园林局测定，1 hm2阔叶林夏季能蒸腾2 500 t水，比同样面积的裸露土地蒸发量高20倍，相当于同等面积的水库蒸发量，绿地内比同样面积的裸露土地相对湿度高20%～30%。秋天树木逐渐停止生长，但蒸腾作用仍然在进行，绿地中空气湿度仍然比非绿化地带大。一般而言，阔叶树比针叶树的蒸腾量大，对空气湿度的增加效果也更明显。
3）调节气流
图3.1 城市绿地对气流的调控
城市绿地对气流的调节作用表现在形成城市防风屏障和通风廊道两个方面的作用（图3.1）。绿地对降低风速的作用是明显的，当气流穿过绿地时，树木的阻截、摩擦和过筛作用将气流分成许多小涡流，消耗了气流的能量，而且其降低效应随着风速的增大而效果更好。在寒冷的冬季，大片垂直于冬季风向的防风林带，可以降低风速，减少风沙，改善城市冬季寒风凛冽的气候条件。而在台风经常侵袭的东部沿海城市，在沿海岸线设立防风林带，也可减轻台风带来的破坏。绿地在平静无风时，由于城市绿地能降低局部小气候的气温，而城市中建筑和铺装道路广场在吸收太阳辐射后表面增热，使绿地与无绿地区域之间产生温差，空气密度大的低温空气就会向密度小的热空气流动，密度小的热空气上升，从而形成空气垂直环流，促进气流交换，能在无风的天气状况下形成微风，也就是园林绿地的凉爽空气流向“热岛”的中心区，进而可改善城市通风及环境卫生状况。对于夏季炎热的建筑密集的城市，一丝微风也是十分可贵的。
此外，城市中的带状绿地，以及由河道绿化、行道树组成的绿色走廊，尤其是当其与城市夏季主导风向一致时，都能成为城市的“绿色通风道”，使空气的流速加快，将城市郊区的新鲜空气引入城市中心，从而大大改善市区的空气质量和通风条件。如果将城市周围的大量楔型绿地贯通，则可以形成更好的通风效果，在炎热的夏季，将城市周边凉爽清洁的空气引入城市，改善城市夏季炎热的气候状况。
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