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摘要：城市熱島效應(yīng)問題的日益凸顯，極大地影響著人們的生產(chǎn)和生活，而街谷作為城市居民活動空間的重要載體，其中的綠地對改善城市氣候環(huán)境、生態(tài)環(huán)境，緩解城市熱島效應(yīng)有著重要作用。國外學(xué)者對城市氣候的研究可以追溯到19世紀(jì)初，相較而言，我國的相關(guān)研究起步較晚，但得益于我國幅員遼闊，復(fù)雜多樣的地形地貌造就了豐富的氣候類型，這為微氣候研究提供了多樣的研究對象，研究進展得以加速。從街谷空間形態(tài)對城市微氣候的影響和街谷綠地對城市微氣候改善的效益2個方面綜述了國內(nèi)外學(xué)者針對城市微氣候進行的相關(guān)研究進展，并在此基礎(chǔ)上進行總結(jié)分析，對該領(lǐng)域未來的研究提出展望。

關(guān)鍵詞：街谷綠地；城市微氣候；綠化空間

1背景

城市化進程的加快，使得城市大氣環(huán)境質(zhì)量受到了極大的沖擊。2015－2019年，全球平均氣溫升高了1.1℃，已遠超十年前的預(yù)測和評估，全球變暖正在加速，極端天氣事件不斷頻發(fā)。2019年6月，歐洲氣溫達到有記錄以來最高值，法國、意大利等國家的氣溫平均值甚至高出歷史記錄6~10℃。同期，印度個別地方最高溫度超過50℃，直接導(dǎo)致100人死亡[1]。而我國最近60年的平均溫度以每10年上升0.23℃的速度在增長，為全球的2倍[2]。氣候的惡化使得城市居民的日常生活不斷受阻，極大地影響了城市居民的身心健康。城市熱島效應(yīng)日益凸顯，給人們的生產(chǎn)生活造成了一定影響。在此背景下，城市氣候問題成了國內(nèi)外社會十分重視的熱點話題。城市街道是城市區(qū)域面積的主要組成，而街道與兩側(cè)的建筑物構(gòu)成了街谷，街谷作為城市居民戶外活動空間的重要組成部分，其良好的氣候環(huán)境是提升居民活動意愿、增強城市活力的物質(zhì)前提[3]。街谷中的綠地對城市氣候環(huán)境有著顯著的影響，在熱島效應(yīng)最為顯著的夏季高溫天氣條件下，綠地中的植物個體及群落能夠通過吸收、反射太陽輻射以及蒸騰作用降低整個綠化空間的內(nèi)部溫度，增加相對濕度，進而改善整個街谷的氣候環(huán)境[4]。由此可見，城市街谷綠化在改善城市生態(tài)環(huán)境、緩解城市熱島效應(yīng)等方面都有著重要價值。植物個體以及群落所組成的綠化空間能夠降溫增濕，是發(fā)揮街谷綠地生態(tài)效益的關(guān)鍵。改善街谷綠化空間，在提高城市街道建設(shè)科學(xué)性的同時，也在促進城市朝著“以人為本”的規(guī)劃設(shè)計方向可持續(xù)發(fā)展。19世紀(jì)以來，越來越多的專家學(xué)者注意到城市氣候正在逐漸發(fā)生變化，而城市氣候與城市居民的生活質(zhì)量息息相關(guān)，這使得城市微氣候的研究成為熱點話題，引起了社會廣泛關(guān)注。近年來，有關(guān)城市微氣候的研究顯著增多；研究點跨度大、維度多，然而彼此間并無較多關(guān)聯(lián)；隨著研究的不斷深入，現(xiàn)今的城市微氣候研究領(lǐng)域中，較為熱門的研究方向有“人體舒適度”“ENVI-met模擬”“城市空間形態(tài)”等。國內(nèi)外的專家學(xué)者對城市微氣候研究的側(cè)重點有所不同。國外的專家學(xué)者更多地認為，城市中不同空間類型的場所在微氣候上有差異，他們更傾向于將這些場所的微氣候進行比較研究。而我國的學(xué)者研究更多的是在不同大氣候背景下的城市微氣候之間的區(qū)別，這也是因為我國地域遼闊，本身有著復(fù)雜多樣的氣候類型。所以，我國城市街道微氣候的研究雖然起步晚，但在這樣得天獨厚的先天優(yōu)勢下，研究進展快、勢頭猛。以下將從2個方面闡述國內(nèi)外學(xué)者針對街谷綠地對城市微氣候影響的相關(guān)研究進展。

2街谷空間形態(tài)對城市微氣候影響相關(guān)研究

街谷空間由多方面構(gòu)成：藍、綠色基礎(chǔ)設(shè)施，景觀構(gòu)筑物，建筑材質(zhì)等；不同用地性質(zhì)的街谷空間結(jié)構(gòu)也存在差異，這些要素都會影響城市微氣候的形成[5]。不同學(xué)者分別從不同的角度對街谷微氣候展開研究。從街谷的長寬比、高寬比及走向出發(fā)。Johansson等[6]通過收集摩洛哥菲斯市新、舊城的系列數(shù)據(jù)并分析，比較城市形態(tài)參數(shù)（包括建筑高度、朝向、間距、街谷高寬比等）與微氣候參數(shù)（例如微氣溫、濕度、風(fēng)速及生理等效溫度值等）之間的關(guān)系，推出結(jié)論：較大長寬比的街谷空間能在外部空間溫度過高時保證街谷內(nèi)部的微氣候質(zhì)量。緊湊型街谷空間在夏季高溫天氣的夜間能形成比較涼爽、濕潤的小氣候；在冬季能提供較暖的條件。而寬闊開放的街谷空間比起緊湊型街谷空間，出現(xiàn)白天升溫快、晚上降溫快的現(xiàn)象。人體舒適度方面，緊湊型街谷空間可以顯著提高行人的人體舒適度。這意味著人們可以通過調(diào)整高寬比的方式來優(yōu)化步行街垂直方向的溫度分布與風(fēng)速分布，從而改善街谷微氣候，使得居民得到更高的舒適度。南北朝向的街谷調(diào)節(jié)效應(yīng)要強于東西朝向。不同用地性質(zhì)的街谷空間在微氣候方面也存在著差異，有研究顯示，傳統(tǒng)城市聚集區(qū)的街谷微氣候舒適度要高于現(xiàn)代城市聚集區(qū)。街谷的高寬比以及走向決定了街谷的被動散熱，從而影響城市微氣候的形成。建筑立面和街道路面由于對太陽輻射的反射率不同，從而影響著街谷微氣候。城市微氣候的理論知識逐漸豐富，其中城市形態(tài)對城市微氣候的影響受到了廣泛關(guān)注。前有學(xué)者從城市的肌理形態(tài)量化、街谷空間形態(tài)特征、街谷空間幾何形態(tài)要素等入手，研究它們與微氣候之間的關(guān)聯(lián)。也有人運用熱舒適模擬的方法，在研究結(jié)果基礎(chǔ)上對城市公共空間的布局提出合理建議，助力打造使得城市居民感到舒適的公共空間。在街谷中，建筑對日照、風(fēng)等微氣候要素會起到遮擋、阻攔的影響，即日照、風(fēng)在街谷中的分布狀況受到了街區(qū)布局的影響，街道的高寬比、朝向和天空視角系數(shù)直接影響著這些要素，影響著街谷內(nèi)的微氣候。城市街谷空間的微氣候環(huán)境一方面受到街谷所處周邊環(huán)境的影響，另一方面街谷本身的空間形式特征對于街谷的微氣候影響也較大。有學(xué)者利用ENVI-met軟件模擬分析步行街空間形式與微氣候環(huán)境的關(guān)聯(lián)性，數(shù)據(jù)顯示，街區(qū)不同空間性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、分布都在一定程度上影響著街區(qū)內(nèi)部的微氣候要素。街谷走向直接影響著其區(qū)域內(nèi)的日照條件和風(fēng)向，南北向的街谷因為日照時間相較更長，所以熱環(huán)境會比東西向街谷更差。也有研究指出，輻射熱損失在深層峽中會逐漸減少。盛行風(fēng)向與街谷走向關(guān)系可分為垂直、傾斜與平行3種。不同的情況所帶來的影響也不同。多樣的街谷圍合方式相比于單一的條狀街谷，存在更多影響日照與風(fēng)向的因素并會出現(xiàn)微氣候因子的變化。由以上眾多研究可總結(jié)出，街谷的空間形態(tài)對其微氣候有著重要影響，街道熱環(huán)境的改善，可以從街谷長寬比、街谷走向、街谷內(nèi)建筑布局等方面著手。

3街谷綠化空間對城市微氣候改善的效益相關(guān)研究

對于城市綠地具有減緩熱島效應(yīng)的生態(tài)功能，國內(nèi)外已有大量的實證研究。植物群落是城市綠地的組成要素，也是城市綠地發(fā)揮生態(tài)效益的基本單元。綜合眾多學(xué)者對植物調(diào)節(jié)機制從各方面的深入研究，植物主要通過遮擋輻射、蒸騰作用、改變風(fēng)環(huán)境等方面對熱環(huán)境進行調(diào)控[7]，街谷微氣候環(huán)境的變化會隨著街谷綠化的空間結(jié)構(gòu)、郁閉度等的變化而變化。宏觀角度的綠地類型以及布局模式到微觀角度的綠化空間結(jié)構(gòu)、樹種都能一定程度地調(diào)節(jié)微氣候環(huán)境。綠地的整體布局形態(tài)對城市氣候環(huán)境具有顯著的影響，綠地面積的大小能夠有效地影響城市氣溫、城市風(fēng)速以及城市濕度的改變。有研究表明，對比集中型綠地布局，分散型布局的綠地調(diào)節(jié)作用更加顯著。牛凱等[8]以鄭州市街道兩側(cè)帶狀綠地為研究對象，比較不同空間結(jié)構(gòu)類型中的帶狀綠地，結(jié)果表明，喬灌草搭配的綠地降溫增濕的作用最大，而硬化廣場對降溫增濕的促進作用最小。分散型、破碎化的綠化包括行道樹、街旁綠地、建筑和附屬綠地。結(jié)果指出，在城市中，綠地對微氣候起到調(diào)節(jié)作用，綠地平均面積的大小與調(diào)節(jié)作用成正比，綠地破碎化指數(shù)與調(diào)節(jié)作用成反比。街道綠地作為破碎綠地，平面布局對其微氣候效應(yīng)的產(chǎn)生起到了決定性作用。城市街道用地范圍空間有限，在其范圍內(nèi)除安排車行道、人行道、道路綠化外，還需安排許多市政公用設(shè)施。合理安排樹木的種植和配置結(jié)構(gòu)，能發(fā)揮綠色植物在改善城市生態(tài)環(huán)境方面的重要功能。植物個體以及其組成的植物群落共同構(gòu)成了整體的綠化空間，綠化空間內(nèi)郁閉度的不同，使得綠地的降溫增濕效果存在顯著差異。朱春陽等[9]對北京5種不同郁閉度的帶狀綠地進行研究，發(fā)現(xiàn)綠地的降溫增濕效應(yīng)隨著郁閉度的增高而增高，當(dāng)郁閉度超過67%時，綠地降溫增濕效應(yīng)顯著且趨于穩(wěn)定。潘劍彬等[4]以北京奧林匹克森林公園綠地為研究對象，將熱舒適度作為參數(shù)，表明熱舒適度的空間關(guān)聯(lián)性在局地內(nèi)表現(xiàn)顯著，且其標(biāo)準(zhǔn)值與群落郁閉度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。但這樣的正相關(guān)關(guān)系須在一定范圍內(nèi)，如若郁閉度過大，對降溫增濕并不會有質(zhì)的飛躍，而綠地建設(shè)成本卻會大大上漲。因此，在綠地種植中，郁閉度超過67%已是理想狀態(tài)，可以有效降溫增濕，也不會對下層植物的生長造成阻礙。葉面積指數(shù)大小、冠幅、樹高等植物的物力屬性，使樹種之間產(chǎn)生個體差異。有學(xué)者對地中海城市進行實測實驗，發(fā)現(xiàn)在夏季，樹木對溫度的調(diào)控能力遠大于冬季氣溫的保溫能力，且在樹種選擇上，將優(yōu)先考慮落葉樹種。衛(wèi)笑等[10]以武漢典型居住小區(qū)為研究對象，發(fā)現(xiàn)當(dāng)植物間高寬比（AspectRatioofTrees，ART）通過對風(fēng)速的阻擋而影響戶外熱舒適度，且葉面積指數(shù)大、樹冠大的高大喬木，有較強的溫度調(diào)節(jié)能力。隨著研究的進一步深入，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，樹冠通過衰減太陽輻射、控制風(fēng)速等作用對改善熱舒適度有著顯著作用。在理想狀態(tài)下，“上大下小”型的倒卵形和倒三角形樹冠的喬木群落降溫增濕強度最高，人體熱舒適度體驗也最好。從空間特征角度解析植物群落的結(jié)構(gòu)變化，常從垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)2個類型著手，比較分析不同結(jié)構(gòu)下植物群落的生態(tài)效益。水平結(jié)構(gòu)常指植物群落內(nèi)植被的種植數(shù)量和方式，垂直結(jié)構(gòu)常指植物群落內(nèi)物種的配置模式。垂直結(jié)構(gòu)模式常見的有為喬木、喬木-草本、喬木-灌木-草本、灌木-草4種結(jié)構(gòu)模式。喬木-灌木-草本結(jié)構(gòu)對熱環(huán)境的優(yōu)化作用較優(yōu)于其他3種，試驗街谷綠地中最佳植物配置，應(yīng)從喬木-灌木-草本結(jié)構(gòu)入手，對不同形態(tài)、高度的喬木、灌木進行配置和比較。

4總結(jié)與展望

縱觀前人研究，國內(nèi)外有關(guān)城市微氣候領(lǐng)域的發(fā)展逐漸走向成熟，研究區(qū)域囊括了對大尺度的環(huán)境到中小尺度微環(huán)境的研究，在研究內(nèi)容方面，從場地類型的研究逐步深化到對場地要素進行細化分析，研究方法也從單一的實地觀測法到與數(shù)值模擬法的互相結(jié)合。街谷空間是中小尺度微環(huán)境領(lǐng)域的熱門研究對象，但對于街谷微氣候的研究分析大部分局限在單一維度，沒有綜合分析整個街谷空間的微氣候變化。綠化作為街谷空間重要組成要素，逐漸成為城市微氣候領(lǐng)域研究的焦點。然而有關(guān)此方面的研究大部分主要集中在對綠地內(nèi)部降溫效果的局限觀測，對于綠地中植物所組成的綠化空間特征（包括樹種組成、垂直結(jié)構(gòu)等要素）對區(qū)域氣候的降溫增濕效果間的比較研究較少。同時對于城市空間形態(tài)的研究主要集中在街谷走向、建筑朝向、建筑密度等。對于街谷空間與綠化結(jié)構(gòu)同時作用優(yōu)化微氣候考慮的研究較少。綜上可知，在現(xiàn)有研究中，從綠化空間特征切入，研究其對街谷空間微氣候調(diào)節(jié)的影響這部分內(nèi)容稍顯單薄，在補充這方面研究時，應(yīng)同時結(jié)合城市街谷的空間形態(tài)變化，為街道空間設(shè)計補充理論設(shè)計指導(dǎo)。街谷對城市微氣候的調(diào)節(jié)有著極大的影響，街谷設(shè)計應(yīng)在理論研究的指導(dǎo)下，綜合多方面要素，使街谷綠地發(fā)揮出最大效益，助力改善城市氣候環(huán)境、生態(tài)環(huán)境，提升居民幸福感。

作者:王著森 徐雅露 蔣鵬遠 吳渝 許亦竣 陳倩婷 吳倩倩 單位:浙江農(nóng)林大學(xué)風(fēng)景園林與建筑學(xué)院