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探讨影响城市广场微气候的主要因素及其影响规律
摘要：旧城住区广场是市民主要的户外休憩场所,其微气候舒适性直接影响旧城住区居民的户外活动。文章以成都市旧城住区中的为民广场为例,通过实测广场中的温度、湿度、风速、太阳辐射照度等气象参数,探讨影响城市广场微气候的主要因素及其影响规律,提出在湿热旧城住区广场微气候舒适性的营造策略。研究结果对旧城住区广场热舒适性的改善有借鉴的理论价值。
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旧城住区广场是旧城公共空间的重要组成部分,是居民户外活动和交流的重要空间。相关研究表明:微气候是影响户外空间活动的重要因素[1],因此,对旧城住区广场的改造,塑造一个良好微气候环境是必要的。
成都地理位置东经102°54′、北纬30°05′,属于典型的湿热气候区,夏季湿度高,风速低,温度高,人体热舒适度差,体感闷热。针对成都市夏季微气候条件恶劣的情况,以旧城住区中的为民广场为例,通过调研、实测与分析,提出改善微气候的设计策略,为旧城住区居民提供舒适自然的户外交流空间和活动场所。
1、研究方法和研究内容
1.1测试地点
选取测试地点为成都市为民广场。为民广场位于成都市金牛区二环路西三段为民路28号,是一个开放的生活性广场,周围是居住区,使用者为周围居民,面积9000m2。在广场中选择4个点进行时段测量,保证周围40m范围无大型遮挡物(表1)。
1.2测试时间
成都市湿热气候特征显著时间段为每年7月、8月份,结合天气预报,我们选择在2018年8月中连续两天晴天后的晴天进行测量[1],共实测4d,分别是08-19、08-20、08-23、08-26。
1.3测量工具
RS-FSJT-*型风速变送器、HSTL-FSDJY型太阳总辐射照度传感器、AS105型温湿度显示仪,测试前经过校正。
1.4数据来源与处理
采用上述仪器在1.5m高度进行同时段测量,观测时间为早上8:00至晚上18:00。每30min仪器记录一次,取每1h平均值进行分析。
舒适度指标采用董靓博士建立的湿热地区的WBGT关联式[2]:WBGT=(0.8288Ta+0.0613Tmr+0.007377SR+13.8297RH-8.7284)V-0.0551
式中:Ta为空气干球温度,℃;RH为相对湿度,%;SR为总太阳辐射照度,W/m2;Tmr为环境平均辐射温度,℃;V为风速,m/s;总相关系数R=0.9858,WBGT值的单位采用国际标准单位℃,关联式针对适应气候着衣的人群。
表1成都市为民广场观测点情况
实验研究表明:以Ta替代Tmr,WBGT值的平均相对误差为4.471%,绝对值增大0.45%,这和G.Buonanno等的研究结果相同:环境辐射温度对WBGT值的误差影响可忽略不计[2]。本文在计算WBGT值时,即以Ta替代Tmr。
2、实测结果与分析
2.1水体景观
理论上,水体与周围的地面相比,比热容更大;蒸发吸热,降低温度;反射部分太阳辐射,因此夏季水体比中心空地增温慢[3],平均温度更低,但为民广场水池缺水,水池比空地降温不多,低0.49℃。水体的高比热容使其气温变化平缓[4]。因此,水池对比空地,平均温度方差为11.5,而空地平均温度方差12.2,气温变化更小(图1)。
图1成都市为民广场实测点温度、湿度、
风速与太阳辐射照度情况分析
图1成都市为民广场实测点温度、湿度、风速与太阳辐射照度情况分析下载原图
水体与周围地面的温差会形成气压差,形成风,蒸发的水汽增加空气湿度,水池周围湿度比空地高0.64%。湿热地区水体的增湿作用明显。如果水体周围空旷,水体会增大风速,降低湿度。为民广场水体小,效果不明显,水池风速比空地大0.002m/s(图1)。无遮挡的水体太阳辐射照度与中心空地处无明显差别。
湿热气候条件下的城市广场设计中,水体对微气候的改善主要体现为降低温度,提高湿度,增大风速。相比硬质的中心空地,水池WBGT指数降低了0.44℃(图2)。
图2成都市为民广场实测点夏季微气候舒适度(WBGT值)情况分析
2.2植物景观
植物景观的遮荫作用能降低太阳辐射照度[5],藤架比空地低299.74W/m2,种植池比空地低300.69W/m2(图1)。
植被越茂密、植被结构越复杂,乔灌木比例越大,增湿、降低太阳辐射的程度越明显,但另一方面,茂密的植被会阻碍空气流通,降低环境风速[6]。如图1所示,为民广场中,植物更密集的藤架相比种植池的太阳辐射照度低0.95W/m2,平均湿度高0.63%,而藤架温度却高了0.14℃,因为密集的植物阻挡了风的流动,减缓了温度的下降。
植物对微气候改善效果良好,有效的减少了太阳辐射照度,提高了湿度,降低了温度。WBGT指数降低了3.24℃。且微气候稳定性好,方差3.35,比空地低10.43(图2)。
3、旧城住区广场微气候改善策略
3.1充分利用软质景观
广场中充分利用软质景观改善微气候,比如硬质铺装与草坪、灌木等相结合;乔木和藤架遮荫,或是增设水池、跌水、喷泉或瀑布等水体景观降温增湿。
3.2水体景观设计策略
水体与绿化遮荫相结合,或营造跌水、喷泉、溪流、瀑布等动态水景,最好顺应夏季风风向形成风道[7],从而有效的利用风环境,降低周围温度[8]。
3.3植物景观设计策略
植物层次越多,增湿、降温、降低太阳辐射效果更好,但会阻挡风。可以选择乔—草结合模式,有利于在树干处形成风道。可利用墙体、花架等形成垂直绿化发挥植被效果。
4、结论
在为民广场中,受面积和体积限制,水体对微气候的改善作用没有发挥到最佳。植物的微气候效应相对更明显,相比于叶密度高的藤架,树池周围的温度更低。
本文通过实测和对数据分析的方式探讨了夏季湿热气候下市内生活广场各景观要素的微气候效应,为夏季湿热气候下城市广场中的微气候改善提供了初步思路与设计策略。
参考文献：
[1]陈睿智,董靓.基于游憩行为的湿热地区景区夏季微气候舒适度阈值研究以成都杜甫草堂为例[J].风景园林,2015(6):55-59.
[2]董靓.街谷夏季热环境研究[D].重庆:重庆建筑大学,1991.
[3]傅抱璞.我国不同自然条件下的水域气候效应[J].地理学报,1997(3):56-63.
[4]李书严,轩春怡,李伟,等.城市中水体的微气候效应研究[J].大气科学,2008(3):552-560.
[5]李飞.园林植物景观设计对微气候环境改善的研究[D].成都:西南交通大学,2013.
[6]许亘昱.夏热冬暖地区住区室外公共空间微气候营造策略研究[D].西安:西安建筑科技大学,2018.
[7]余九一.嘉陵江沿岸住区室外热湿环境分布特征研究[D].重庆大学,2013.
[8]张丽红.城市水体对周边绿地水平方向温湿度影响的研究[C]//北京园林学会､北京市园林绿化局､北京市公园管理中心.北京市“建设节约型园林绿化”论文集.北京园林学会､北京市园林绿化局､北京市公园管理中心､北京园林学会,2007:10.
蔡伟奇,黄晓晨,禤颖彪,赖叶红,周雅婷.成都市旧城住区广场微气候调查分析[J].四川建筑,2020,40(01):7-8.
基金:西南交通大学大学生创新创业训练计划项目(SRTP)(编号:2018089).
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高亚洲主要包括青藏高原和周围的高山系(天山、帕米尔高原、兴都库什和喜马拉雅等,图1),有“亚洲水塔”之称。高亚洲冰川覆盖面积约为1.3×105km2,占全球山地冰川面积的43%[1]。在青藏高原地区,冻土面积达1.05×106km2[2],湖泊覆盖面积达36889km2[3],湿地面积为1.33×105km2(其中43.5%分布在长江、黄河和澜沧江-湄公河地区)[4]。
2020-12-05
热带海洋温跃层是热带海洋大气耦合系统中的重要组成部分,在全球气候变化中有重要作用。太平洋温跃层与赤道东风和海洋上升运动紧密联系。在全球变暖下,热带海洋还可以通过温跃层和海洋上升运动调节海洋分量分布来影响气候变化。因此,认识全球变暖下热带太平洋的温跃层变化对于气候变化研究有重要意义。
2020-12-04
内蒙古自治区地处亚洲中部蒙古高原的东南部及其周沿地带，以高原为主，海拔多在1000米以上，统称内蒙古高原。其地处中纬度内陆，大部属温带大陆性季风气候，只有大兴安岭北段属寒温带大陆性季风气候，终年为西风环流控制，以中纬度天气系统影响为主[1]。前人已对内蒙古地区气温特征做出了一定的研究。
2020-11-20
自工业革命以来，在人类活动与自然共同作用下，导致全球气候逐渐变暖，例如，极端天气频发、海平面上升、冰川融化、寒冷季节缩短、粮食危机，进而危及到人们的身体健康。我国是气候变化的敏感区之一，中国气象局气候变化中心发布的《中国气候变化蓝皮书（2019）》显示，气候系统变暖趋势进一步持续，1951—2018年，我国年平均气温每10a升高0.24℃，升高率明显高于同期全球平均水平。
2020-11-20
积温是作物全生育期或某个生育期有效温度的总和，是一个区域某一时段内逐日平均气温的累加值。农业气象中一般用一个地区一年内日平均气温≥10℃持续期内日平均气温的总和来表示年积温（简称积温），其大小代表当地热量资源状况，直接反映植物生长发育对热量的要求，从强度、作用时间2个方面来表示温度对生物体生长发育的影响[1]，以℃为单位。
2020-11-20
干燥度是表征气候干燥程度的指数，表示某地一定时段内的潜在蒸散量与同期降水量的比值。反映了某地、某时段水分的收入和支出状况。本文利用气象站点的观测数据计算得到干燥度，并分析了呼伦贝尔市1961～2017年干燥度的演变与分布规律，为今后预测呼伦贝尔市气候变化趋势提供科学支撑。
2020-11-19
新疆地处亚欧大陆中部，是地理上离海最遥远的地方，但是夏季也时常出现区域性、地方性的较强降水。由于强大的热力学影响因素和复杂的地形原因，夏季午后迅速发展成长的强对流系统，经常会造成局地短时强降水或暴雨，对人民生产生活造成极大影响，这种情况是新疆短时临近预报的难点，也是夏季预报工作的重点。
2020-11-17
冰芯记录显示，珠峰地区气温逐渐升高，20世纪是最为温暖的时段。过去50年来，年均气温升高约0.33℃/10a，与青藏高原平均升温率大致相当，高于全球平均。未来温室气体排放情景下，珠峰地区气温将持续升高，且升温幅度存在季节性以及区域差异，其中冬季增温更为显著，北部升温较大。
2020-10-24
随着生活水平的提高，人们对天气预报也越来越重视，对预报的准确率提出了越来越高的要求。本研究通过检验预报业务中经常使用的20时国家指导预报、东北WRF和天气在线三种数值预报产品对鞍山地区各站日最高气温和最低气温的预报与实况之间的误差，为今后的温度预报找出可参考的依据。为今后的气温预报业务工作起到一定的指导作用。
2020-10-21
随着全球气候变暖日益严重，西藏作为世界的“第三极”，对其降水量的研究在全球范围内都有深远的影响。目前，研究者们主要对西藏降水量进行客观规律的研究分析，从客观事实层面阐述西藏降水量的空间变化。笔者对近10年学者们研究西藏降水量的文献做计量分析，以期为西藏降水量主题及其延展性研究提供参考。
2020-09-22
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期刊名称：气象研究与应用
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主管单位：广西壮族自治区气象局
主办单位：广西气象学会
出版地方：北京
专业分类：科学
国际刊号：1673-8411
国内刊号：45-1356/P
创刊时间：1958年
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