（植物学专业论文）佛山市不同功能区热岛效应研究.pdf

中山大学硕士学位论文 佛山市不同功能区热岛效应研究 专业：植物学 研究方向t 植物种群学 硕士生：王丽丽 导师：彭少麟教授 摘要 近年来，伴随城市化进程而日渐加剧的热岛效应已经成为许多大城市的普遍 气候现象。佛山市地处我国珠江三角洲腹地，凭借得天独厚的地缘优势，改革开 放之后经济发展突飞猛进，伴随着经济的持续快速发展，市区的热岛效应不断增 强。城市功能分区是当前我国大城市的主要发展模式，佛山市也不例外，在这种 条件下，热岛的空间分布更不能忽视。因此，本文利用野外观测的方法研究了佛 山市三类典型功能区的热岛效应，为城市建设提供参考。主要结果如下： 1 各功能区白天、夜间、以及日平均热岛强度的变化规律各不相同，但基 本上表现为秋冬季较强，春夏季较弱的特点。各功能区四季的平均热岛强度按照 由强到弱的顺序依次如下：居民区为冬季( 2 1 ) 、秋季( 1 7 。c ) 、夏季( 1 2 ) 、春季( 1 ) ；商业区为冬季( 2 7 ) 、秋季( 2 5 ) 、夏季( 1 4 c ) 、 春季( 1 3 ) ；城市森林四季均没有热岛效应发生。各功能区热岛效应发生频 率主要表现为秋冬季较高，春夏季较低的特点。各功能区四季的平均热岛效应发 生频率按照由高到低的顺序依次如下：居民区为冬季( 9 6 ) 、秋季( 9 2 ) 、春 季( 7 0 ) 、夏季( 6 6 ) ；商业区为秋季( 1 0 0 0 , 4 ) 、夏季( 8 4 ) 、春季( 8 0 ) 、 冬季( 7 9 ) ；城市森林为冬季( 2 9 ) 、秋季( 1 6 ) 、春季( 7 ) ，夏季无热岛 效应 2 不同功能区的热岛强度和热岛发生频率的日变化有不同的特点，商业区 中山大学硕士学位论文 对热岛强度的正效应强于居民区，在秋季尤为明显；城市森林对热岛强度有负效 应，四季均较显著。总的来说，热岛强度日变化基本上都表现为昼弱夜强的特点， 热岛效应发生频率基本上都表现为夜间较高白天较低的特点。热岛效应发生频率 较高的季节与强热岛发生频率较高的季节不同，表明热岛效应发生频率的季节变 化规律与强热岛的季节变化规律不一致。 3 佛山市日平均热岛强度与相对湿度呈极显著负相关，相关系数为0 2 1 2 ， 与日蒸发量之间相关性不显著；居民区日平均热岛强度与相对湿度呈极显著负相 关，相关系数为0 3 2 2 ；与日蒸发量呈极显著正相关，相关系数为0 3 6 3 ；商业区 和城市森林的日平均热岛效应与相对湿度和日蒸发量的相关性均不显著。各功能 区热岛强度与相对湿度和蒸发量的相关性不一致的结果表明热岛效应与湿度和 蒸发量的关系可能受到其它因素的影响，例如各功能区的区域气候、风速、地形 地貌等。 4 城市森林四季日平均冷岛强度由高到低依次为：夏季( 3 1 ) 、秋季和冬 季( 均为2 4 ) 、春季( 2 ) ，其中夏季最大冷岛强度达5 8 。城市森林冷岛 强度的季节变化规律基本上表现为夏季最强，秋冬季其次，春季最弱的特点；日 变化规律基本上表现为白天较弱夜间较强的特点。城市森林的冷岛强度与相对湿 度和蒸发量之间的相关性不显著，表明城市森林冷岛效应可能受到所处的地理位 置、面积、植被的郁闭度、以及受影响的风等诸多因素的影响。 为了促进佛山市的稳定发展，应十分重视城市发展中的城市森林规划，尤其 要加强主城区的城市森林建设，从而使佛山市的热岛效应得到明显的缓解。 关键词：热岛效应，功能区，城市森林，冷岛效应 中山大学硕士学位论文 s t u d y o nu r b a nh e a ti s l a n di nd i f f e r e n t u r b a n l a n d s c a p e so ff o s h a n ，c h i n a m a j o r ：b o t a n y s p e c i a l t y ：p l a n tp o p u l o l o g y n a m e ：w a n gl i l i s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rp e n gs h a o l i n a bs t r a c t r e c e n t l yr a p i du r b a n i z a t i o ni so c c u r r i n ga ta l lu n p r e c e d e n t e dp a c e ，r e s u l t m gi na g e n e r a lu r b a nc l i m a t e , w h i c hi sk n o w n 舔u r b a nh e a ti s l a n d ( u h i ) e f f e c t f o s h a n ，t c i t yi si nt h ec e n t e ro ft h ep e a r lr i v e rd e l t a i no fc h i n a t a k i n ga d v a n t a g eo f i t ss p e c i a l p o s i t i o n , f o s h a nc i t yd e v e l o p e di l l o r ea n dl n o r er a p i da f t e rr e f o r ma n do p e n i n 吕 a c c o m p a n yw i t hd e v e l o p m e n to fe c o n o m y , t h eu r b a nh e a ti s l a n de f f e c ti sb e c o m i n g s t r o n g e r t h eu r b a nl a n d s c a p e sw e r em a i np a t t e no fb i gc i t yi no u rc o u n t r y , s ow a g f o s h a nc i t y u n d e rt h i sc o n d i t i o n , t h es p a c i a lp a t t e r no fu r b a nh e a ti s l a n dm u s tb e p a i da t t e n t i o n as e r i e so ff i e l do b s e r v a t i o n sw e r ef i n i s h e dt os t u d yt h ec h a r a c t e r i s t i c o ft h eu r b a nh e a t i s l a n do ft h r e eu r b a nh n d s c a p c si nf o s h a nc i t y i t p r o v i d e d d i r e c t i o nf o r t h eg o v e r n m e n ti nt h ec o n s t r u c t i o na n d l a y o u to fc i t y t h er e s u l t ss h o w e d a sf 0 1 l o w c d ： 1 a l t h o u g ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fd a y t i m e , n i g h t t i m e ，a n dm e a nd a i l yu h lw e r e d i f f e r e n t ，t h e ym a n i f e s t e da ss t r o n gi na u t u m n , a n dw i n t e ra n dw e a ki ns p r i n ga n d s u r n m e r t 1 1 eu h if r o ms t r o n gt ow e a ko fe a c hu r b a nl a n d s c a p ei nt h ef o u rs e a s o l l s w e l e 舔f o l l o w s ：t h ei n t e n s i t yo f u h ii nr e s i d e n t i a ll a n d s c a p ew a s2 1 i nw i n t e r ，1 7 i na u t u m n , 1 2 i ns u m m e r , a n d1 i ns p r i n g ，n 地i n t e n s i t yo fu h ii n c o m m e r c i a ll a n d s c a p ew a s2 7 ci nw i n t e r , 2 5 ci na u t u m , 1 4 ci ns u m m e r , a n d1 3 i ns p r i n g t h e r ew a sn ou h ii nt h ef o r e s tl a n d s c a p ei nt h ef o u rs e a s o n s t h cd a y t i m ef r e q u e n c yo fu h i ，t h en i g h t t i m ef r e q u e n c yo fu h l ，a n dd a i l yf r e q u e n c y o fu h lw 盯cd i f f e r e n ta m o n gd i f f e r e n tu r b a nl a n d s c a p e s ，a n dt h ec o n d i t i o nw a s s i m i l a rw i t ht h es a m eo l l c b u tt h ec h a r a c t e r i s t i co fa l lt h eu r b a nl a n d s c a p e sw a st h a t m 中山大学硕士学位论文 t h ef r e q u e n c yo fu h lw a s h i 。g hi na u t u m na n dw i n t e rw h i l el o w i ns p r i n ga n ds u m m e r t h ef r e q u e n c yo fu h if r o mh i g ht ol o wo fe a c hu r b a nl a n d s c a p ei nt h ef o u rs e a s o n s w e r ea sf o l l o w s ：t h ef r e q u e n c yo fu h ii nr e s i d e n t i a ll a n d s c a p ew a s9 6 i nw i n t e r , 9 2 i na u t u m n , 7 0 i ns p r i n g ，a n d6 6 i ns u m m e r t h ef r e q u e n c yo fu h ii n c o m m e r c i a ll a n d s c a p ew a s10 0 i na u t u m n , 8 4 i ns u m m e r , 8 0 i ns p r i n g , a n d 7 9 i nw i n t e r t h ef r e q u e n c yo fu h ii nf o r e s tl a n d s c a p ew a s2 9 i nw i n t e r , 16 i n a u t u m n , a n d7 i ns p r i n g ，b u tt h e r ew a sr i ou h ii ns u m m e r 2 a l t h o u g ht h ed i u r n a lv a r i a t i o no ft h ei n t e n s i t ya n d 仔e q u e n c yo fu h lw a s d i f f e r e n tb e t w e e nt h er e s i d e n t i a ll a n d s c a p ea n dc o m m e r c i a ll a n d s c a p e ，t 1 1 er e s u l t so f s t u d yo ni n f l u e n c eo fd i f f e r e n tu r b a nl a n d s c a p e so ni n t e n s i t yo fu h ii n d i c a t e dt h a tt h e p o s i t i v ee f f e c to fc o m m e r c i a ll a n d s c a p eo nu h iw a sm o r es i g n i f i c a n tt h a nr e s i d e n t i a l l a n d s c a p ee s p e c i a l l yi na u t u m n , w h i l et h ee f f e c to fu r b a nf o r e s tl a n d s c a p eo ni tw a s n e g a t i v e ，e s p e c i a l l yi ns u m m e r t h ed i u r n a lv a r i a t i o no ft h ei n t e n s i t yo fu h im a i n l y m a n i f e s t e da sw e a ki nd a y t i m ew h i l es t r o n gi nn i g h t t i m e ，a n dt h ed i u r n a lv a r i a t i o no f f r e q u e n c yo fu h im a i n l ym a n i f e s t e da sl o wi nd a y t i m ew h i l es t r o n gi nn i g h t t i m e t h e s e a s o ni nw h i c ht h el 臣e q u e n c yo fu h iw a sh i g hw a sd i f f e r e n tw i t ht h eo n ei nw h i c h t h ef r e q u e n c yo fs t r o n gu h iw a sh i g h t h i sp h e n o m e n o ni n d i c a t e dt h a tt h e r ew a s i n c o n s i s t e n tl a wb e t w e e nt h es e a s o n a lv a r i a t i o no fi n t e n s i t ya n df r e q u e n c yo fu h i 3 t h em e a nd a i l yu h ii n t e n s i t yw a ss i g n i f i c a n t l yn e g a t i v e l yc o r r e l a t e dw i t ht h e r e l a t i v eh u m i d i t yi nf o s h a nc i t y , w i t hac o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n to f0 212 b u tt h e r e w a sr i os i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nb e t w e e nt h em e a nd a i l yu h ii n t e n s i t ya n dd a i l y e v a p o r a t i o na m o u n t t h em e a nd a i l yu h ii n t e n s i t yw a ss i g n i f i c a n t l yn e g a t i v e l y c o r r e l a t e dw i t ht h er e l a t i v eh u m i d i t yi nr e s i d e n t i a l l a n d s c a p e ，w i t hac o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n to fo 3 2 2 ，a n di tw a ss i g n i f i c a n t l yp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t h d a i l y e v a p o r a t i o na m o u n t ，w i t hac o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n to f 0 3 6 3 t h e r ew e r er i os i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o nb e t w e e nt h em e a nd a i l yu h ii n t e n s i t ya n dr e l a t i v eh u m i d i t y , t h em e a n d a i l yu h ii n t e n s i t ya n dd a i l ye v a p o r a t i o na m o u n tb o t hi nt h ec o m m e r c i a la n dt h e f o r e s tl a n d s c a p e s t h ec o r r e l a t i o n sb e t w e e nd a i l yu h ii n t e n s i t ya n dr e l a t i v eh u m i d i t y , a n dd a i l yu h ii n t e n s i t ya n dd a i l ye v a p o r a t i o na m o u n ta m o n gd i f f e r e n tu r b a n l a n d s c a p e sw e r en o tc o n s i s t e n t t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h eu h ii n t e n s i t yw a se a s i l y i n f l u e n c e db yo t h e rf a c t o r s ，f o re x a m p l e ，t h er e g i o nc l i m a t e ，t h ew i n d ，a n dt h e t o p o g r a p h yf e a t u r eo f t h eu r b a nl a n d s c a p ea n ds oo i l 4 t l l ec o o li s l a n de f f e c ti n t e n s i t yo fu r b a nf o r e s tf r o ms t r o n gt ow e a ki nt h ef o u r i v 中山大学硕士学位论文 8 c a s o n sw e r e 勰f o l l o w s ：3 1 i n8 u r n r i l e r ，2 4 b o t hi na u t u m na n dw i n t e r , 2 i n s p r i n g , a n dt h em a x i m u mv a l u ew a s5 ，8 c i n 跚n n e r t h es e a s o n a lv a r i a t i o no f m e a nc o o li s l a n de f f e c ti n t e n s i t ym a n i f e s t e da st h a ti tw a ss t r o n g e s ti ns u m m e r , t h e n w a sa u t u m na n dw i n t e r , a n dw e a ki ns p r i n g t h ed i u r n a lv a r i a t i o no fm e a nc o o li s l a n d e f f e c ti n t e n s i t ym a n i f e s t e d 必w e a ki nd a y t i m ea n ds t r o n gi nn i g h t t i m e 1 1 l cd i u r n a l v a r i a t i o no fm a x i m u mc o o li s l a n de f f e c ti n t e n s i t yw a sd i f f e r e n tw i t ht h em e a no n e , w h i c hm a n i f e s t e da ss t r o n g e ri nd a y t i m ei ns b n a m e ra n dw i n t e rw h i l es t r o n g e ri n n i g h t t i m ei ns p r i n ga n da u t u m n t h e r ew e r en os i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nb e t w e e nt h e m e a nd a i l yc o o lm l a n de f f e c ti n t e n s i t ya n dr e l a t i r eh u m i d i t y , t h em e a nd a i l yc o o l i s l a n de f f e c ti n t e n s i t ya n dd a i l ye v a p o r a t i o na m o u n t 1 1 1 ec o o li s l a n de f f e c to fu r b a n f o r e s tw a se a s i l yi n f l u e n c e db yo t h e rf a c t o r s ，i n c l u d i n gt h et o p o g r a p h yf e a t u r e ，t h e a r e a , t h ed e n s i t yo fv e g e t a b l eo f t h e u r b a nf o r e s t ，t h ew i n d ，a n ds oo i l i no r d e rt op r o m o t et h ed e v e l o p m e n ta n ds t a b i l i z a t i o no ff o s h a n , i ti si m p o r t a n t t om i t i g a t et h eu h io ff o s h a i lw em u s tt a k ea t t e n t i o no ft h eu r b a nf o r e s tl a y o u t ， e s p e c i a l l yt h ef o r e s tc o n s t r u c t i o no ft h ec e n t e rc i t y , t om i t i g a t et h eu h io ff o s h a n o b v i o u s l y k e yw o r d s ：u r b a nh e a ti s l a n d ，u r b a nl a n d s c a p e ，u r b a nf o r e s t ，c o o li s l a n de f f e c t v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：王翩乃a 日期：如细年岁月弓0 日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入 有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 保密论文保密期满后，适用本声明。 学位论文作者签名：芝乃q 砷 e t 期：伽扣年芗月= ；口e l 导师 日期 中山大学硕士学位论文 第一章引言 1 1 热岛效应的研究现状 1 1 1 热岛效应的概念 热岛效应是指当城市发展到定规模，由于城市下垫面性质的改变、大气污 染以及人工废热的排放等使城市温度明显高于郊区，形成类似高温孤岛的现象 ( 彭少麟等，2 0 0 5 ) 。近年来，随着世界各国城市化进程的加快，城市热岛效应已 经成为各大城市的普遍气候现象之一。热岛效应给城市居民的健康带来了极大的 危害，因此收到各国政府及学者的高度重视，并开展了大量的研究。 1 1 2 热岛效应的研究方法 1 1 2 1 定点观测法 根据热力学定律和热岛效应的分布状况，从水平和垂直方向进行观测。在水 平方向观测时，一般选取城市和郊区的多个典型的代表区，进行温湿度、风速等 多项气象因子的采集，然后进行比较。在垂直方向观测时，通常利用铁塔或气球 等悬挂在空中并按照一定高度梯度设气象因子观测点。张一平等( 2 0 0 2 ) 采用在 气球上悬挂温度传感器，然后定时拉动气球观测不同高度气温的方法研究了昆明 市热岛效应的立体分布特征。这种方法的优点是能够及时准确地测定热岛效应的 变化情况，为监测热岛效应的变化提供了丰富的数据，并且通常选取测定离地面 1 5 米高度的空气温度能直接反映人体所感受到的热岛信息；缺点是实验中常常 受到人力物力的限制使得选取样地较少而缺乏代表性，且观测数据容易受到局部 气候的影响。 1 1 2 2 遥感图像观测法 2 中山大学硕士学位论文 利用热红外传感器对城市地表温度进行大范围的观测，再结合计算机技术进 行室内解译，得到地物的热量空间分布的方法。如l 0 等( 1 9 9 7 ) 利用r s 和g i s 技术分析了热岛效应空间变化分布格局和变化，并评价了其对周围环境的影响， 效果较好。周红妹等( 2 0 0 1 ) 利用g i s 空间分析技术对上海市热岛效应分布特 征及变化规律进行两个动态监测和分析，同时还探讨了地面亮温和气温的相关模 式。优点是容易获得、范围广，数据丰富。缺点是获得遥感数据耗资较大，且受 到天气以及分辨率的限制。 1 1 2 3 气象资料分析法 对某地区市区与农村的观测站在若干个年份内的气温记录数据资料进行对 比分析，探讨该城市热岛效应的变化趋势。如陈志芳等( 2 0 0 3 ) 对佛山市1 9 5 7 2 0 0 1 年4 0 年的年平均及四季平均气温的资料进行了分析，以市郊受城市化影响较小 的沙堤机场为对照，探讨了城市化对佛山市气温的影响，发现两地气温近2 0 年 来快速上升，市区上升速度明显高于市郊，并且在秋冬两季上升较明显。优点是 可以描述城市热岛的历史演变过程，缺点是气象站数量有限，并且观测点的变动 影响热岛效应的分析结果。 1 1 2 4 模型模拟法 利用统计模型、数值模型或物理模型等来模拟和预测城市热岛效应的变化。 如s u m m e r s ( 1 9 6 5 ) 以城市大小、气温梯度、平均风速、人为能量释放比率等为 参考因子得出了一个城市热岛的理论模型，可以预测城市的热岛强度和夜间热岛 的混合高度。优点是减少了现场观测，模型得出的结论能够揭示热岛效应变化的 一般规律，缺点是由于城市热岛环境变化复杂，所以模型的通用性较差，难以从 时空上体现多因子的作用过程。 1 1 3 热岛效应的形成机制 热岛效应的形成与许多因素有关，综合国内外文献，城市热岛效应主要与以 3 中山大学硕十学位论文 下方面有关：( 1 ) 城市下垫面。城市下垫面主要由水泥、沥青路面等硬质铺砌， 所占面积一般约7 0 以上，绿地和水体较少，而郊区则有大面积农田，生态环境 较好，所以城乡下垫面性质差异较大。城市下垫面热容量和导热率比郊区的土地 和林地大，在相同的太阳辐射下能享受更多的热量，再加上城市的建筑群密集而 又参差不齐，这样城市的墙壁与墙壁、墙壁与地面之间进行了多次的反射和吸收， 这样就进一步增加了城市对太阳辐射的吸收。尤其是夜晚，参差不齐的建筑物使 得市区风速减小，白天贮存的热量不容易散失，从而使夜间城市的高温现象更加 明显。( 2 ) 城市的能量耗散较大。繁忙的机动车辆、生产车间、空调运转以及居 民烹饪等都耗费了许多能量，在加上城市密集的人口新陈代谢也产生了大量的热 量，这些都向城市空气中排放了大量的热量，使市区表面大气温度升高。( 3 ) 市 区的大气污染。市区的工厂车间、机动车辆、居民烹饪等在向大气排放热量的同 时也排放了大量的粉尘和二氧化碳等温室气体，笼罩在城市上空，从而起到了一 定的保温作用，使市区温度升高。( 4 ) 城市的规模。人口密度对城市热岛效应影 响较大，研究发现，1 万人口的城市热岛效应为0 1 l ，1 0 万人口的城市热岛强 度为o 3 2 ，1 0 0 万人口的城市热岛强度达0 9 1 ( k a d , e ta 1 ，1 9 8 8 ) 。城市人口 越多，规模越大，热岛效应越强。 1 1 4 热岛效应的生态环境效应 热岛效应的生态环境效应主要表现在以下几方面：l ，夏季心脑血管、肠胃 病的发病率提高。夏季持续的高温会引起居民感到不适和烦躁，甚至会引起中暑 和各种疾病，每年都有因高温而中暑甚至引发死亡的事情发生，尤其在日最高温 度超过3 7 c 时，中暑病人、患肠胃疾病病人和高血压、冠心病发作的病人明显增 加。2 ，市区的空气污染加剧。在高温季节，汽车尾气和工厂排放的废气中包含 了氮氧化物和碳氢化物，这些气体不仅会加剧温室效应，直接加速全球变暖，而 且还会经光化学反应形成一种浅蓝色的烟雾，造成空气混浊，显著降低能见度， 水平视程缩短，不利于车辆的行驶安全，对人的眼睛有强烈的刺激作用，也容易 引发呼吸道感染。 1 1 5 热岛效应的缓解措施 4 中山大学硕士学位论文 1 1 5 1 合理建设城市森林 进行合理的城市森林规划。这里引用蒋有绪( 2 0 0 0 ) 根据结构与表现形式对 城市森林下的定义，即城市森林可分为：城市中心区的园林景点、公园、居民 园区( 以点、斑块为主) ；道路系统( 街道、公路、水道、农田渠道等) 的绿 化带( 以带、条、网络为主) ；近远郊的风景林、森林公园、山地原野游憩林 ( 以片为主) ；远郊的商品林、果园、农林复合经营( 以片为主) 。城市森林 就是这种由点、块、带、网、片相结合形成的完整景观系统。城市森林与热岛效 应的相互关系主要表现在两个方面：城市森林能够有效截留太阳辐射，降低大气 表面温度，缓解热岛效应；城市成林通过蒸散能够增加大气水汽，从而降低热岛 效应( 彭少麟，2 0 0 5 ) 。研究表明，面积为5 0 0 h a 的城市公园温度比周围环境低2 3 ，其冷岛效应影响范围可达大约2 k m ( j a u r e g u i e ，1 9 9 0 ) ，由此可见，大 面积城市森林缓解热岛效应的作用十分显著，在条件允许的情况下应提倡建设大 面积城市森林，从而在城市大热岛中构建冷岛。在水平方向建设城市森林时，还 应注意合理的乔灌草搭配，一般来讲，乔木林的降温效果较好，草地的叶面积教 林木小，蒸腾也较弱，所以降温效应较差。另外，还可以在垂直方向上发展屋 顶绿化、墙体绿化、窗台绿化、边坡绿化和立交绿化等立体绿化来缓解热岛效应， 目前屋顶绿化在我国也逐渐引起了重视。 1 1 5 2 新型的城市建筑理念 根据热岛效应与城市空气动力学的相互关系，选择通气流畅的地形进行城市 建设，对城市各功能区进行合理规划。例如控制建筑物的高度和密度，并使主干 道的走向与城市主导风向一致，使建筑形式有利于热量的散失和温室气体的分 散，并充分利用江河、地形等因素来控制热岛效应。 1 1 。5 3 合理的城市水热规划 通过合理的城市水热规划，主要包括城市的水体的规划和色彩规划。对城市 水系沿岸建筑进行规划会对城市水系网的降温增湿效能产生明显影响，通过保护 5 中山大学硕+ 学位论文 城市湿地可以使其发挥调节城市气候与热量收支平衡的生态服务功能。另外，合 理的城市色彩不仅可以体现城市的独特文化底蕴，而且还可以降低城市热岛效 应。有研究指出，不同颜色的水泥的反射率不同，深灰色水泥对太阳光的反射率 是1 3 2 3 ，浅灰色水泥的反射率是3 2 7 6 ，褐色水泥的反射率是3 0 0 6 ，石棉 水泥的反射率是3 9 3 5 ( r a c n ea n df a b i a n a , 2 0 0 5 ) 。浅色的建筑材料和地面铺张 材料比深色材料更有利于降低热岛效应，用高反射率的浅色屋顶可以比暗色屋顶 减少4 0 的空调用电量( 徐涵秋和陈本清，2 0 0 3 ) 。 1 1 5 4 降低城市的能源消耗 通过改进城市的能源消耗方式来降低热岛效应。如城市空调能耗是城市能耗 的重要组成部分，通过改进空调设备来降低这部分能耗；许多新能源也有利于降 低热岛，如太阳能、风能和地热等新能源的推广应用不应可以减少石油和煤等不 可再生能源的消耗，保护了生态环境，而且有利于降低热岛效应。另外，将环保 的生活理念贯穿于居民生活的各方面可直接降低大量的交通运输、空调、烹饪及 工业生产过程中的废热。 1 , 1 6 热岛效应的研究展望 1 1 6 1 热岛效应的研究方法 在研究方法上，要将传统的研究方法和高科技的监测分析方法相结合。在技 术上尽快形成4 s ( 即遥感技术、全球定位系统、地理信息系统、环境信息系统) 技术的综合应用体系。不断发现研究热岛效应的新手段和新方法，从而提高研究 理论的可靠性。 1 1 6 2 热岛效应生态过程与城市规划的相互关系 城市热岛具有复杂的发生过程，城市景观、城市森林、河流水系、人口分 布等都是影响城市热岛的重要因素( 肖荣波，2 0 0 5 ) 城市发展定位、产业发展 导向、功能区设置，以及城市用地、交通、能源、绿化、环境保护等规划的制 6 中山大学硕士学位论文 定，不仅决定了未来城市政治、经济的发展方向，也深刻影响着城市地表景观 的格局以及人口的分布。可见每一个具体的城市规划的实施，都会直接或间接 影响到城市热岛效应。在城市规划制定过程中充分考虑到城市热岛效应及其生 态过程的影响，将有助于热岛效应的控制与缓解，甚至达到事半功倍的效果。 迄今为止，我国学者在城市规划的如下几个方面作了大量的研究，如城市规划 理论、数字化对城市规划的影响、景观规划、园林绿化规划、生态城市规划、 多元空间特色规划、能源战略规划、交通规划、色彩规划、城市规模以及水环 境规划等。但令人遗憾的是，城市热岛效应及其生态影响对城市规划的重要 性，在理论上与实践上均尚未得到足够的重视( 彭少麟，2 0 0 7 ) 。例如，国内在 城市景观、城市色彩等方面的规划研究主要从历史、人文的角度开展( 魏文慧， 2 0 0 6 ) ，还没有注意到城市景观与主色调在缓解热岛效应方面的作用。 1 1 6 3 热岛效应与全球变化的相互作用 在研究尺度上，不仅要研究城市局地气候变化的影响，还应该注意研究在全 球气候变化过程中，其热力和动力作用的贡献和影响。彭少麟等( 2 0 0 5 ) 认为， 温室效应和热岛效应的加剧将影响城市的水循环，目前大部分研究者认为热岛效 应对降水有促进作用，尤其是加强了城市顺风区的降水，但降水与热岛强度之间 的数量关系还有待研究( 白振平和齐童2 0 0 4 ) 。另外，城市露水作为城市水循环 的一部分也会受到城市特殊气候的影响而相对减少，城市露水与热岛效应相互作 用关系及其机理还有待研究。总悬浮颗粒物( t o t a ls u s p e n d e dp a r t i c l e s ，t s p ) 在 城市热岛效应中起重要的作用( j o n s s o n , e ta 1 2 0 0 4 ) ，但目前对于总悬浮颗粒物 在城市热岛效应中起着何种作用尚有争议。有研究认为，总悬浮颗粒物与热岛强 度之间存在正相关关系( j o n s s o n , e ta 1 ，2 0 0 4 ；张云海，2 0 0 4 ) 。但也有人持相反 观点，认为城市大气中的悬浮颗粒物有冷岛的作用，能在一定程度上抑制热岛效 应，但抑制程度尚不清楚( c h e n , e ta 1 2 0 0 3 ) 。周凯等认为将来应该从三方面来 研究总悬浮颗粒物与城市热岛效应的相互关系：第一方面，总悬浮颗粒物在城市 热岛效应中的贡献；第二方面，总悬浮颗粒物影响城市热岛的作用机理；第三方 面，总悬浮颗粒物与城市植被和城市热岛的相互关系( 周凯，2 0 0 6 ) 。 7 中山大学硕+ 学位论文 1 2 城市森林与热岛效应 近年来，伴随城市化进程而曰渐加剧的热岛效应已经引起了世界各国的普遍 关注，城市热岛效应不仅降低了城市环境质量而且危害居民身体健康，各国为此 均采取了各种缓解措施，如：加强城市绿化( r o s e n f e l de ta 1 ，1 9 9 5 ；o k e , 1 9 8 8 ； k i k e g a w ae ta 1 ，2 0 0 6 ) 、改进空调设各以降低空调降温耗能( 申绍杰，2 0 0 4 ) 、使 用降温节能的户外建筑材料( d o u l o sda 1 ，2 0 0 4 ) 、应用渗透性的地面铺张材料 ( a k b a r ia n dk o n o p a c k i ，2 0 0 5 ) 等。其中，加强城市绿化，改善城市下垫面的热 属性是缓解热岛效应的关键措施。城市绿地，尤其是城市森林在缓解热岛效应方 面发挥着重要作用，主要通过对空气的降温增湿效应来实现。综合国内外研究情 况，绿化能使局部地区气温降低3 5 ，最大可降低1 2 ，增加相对湿度 3 - 1 2 ，最大可增加到3 3 ( w e n g ，2 0 0 4 ) 。城市森林作为城市绿地的重要组成 部分，其降温增湿效应尤为显著，这主要表现为城市森林冷岛效应。近年来，国 内外许多学者对城市森林冷岛效应较为关注并在相关方面做了大量研究，这里主 要从城市森林冷岛效应的概念、城市森林冷岛效应的环境效应、主要形成机制、 研究方法、时空特征和影响因素以及今后的研究方向等方面进行综述。 1 2 1 城市森林冷岛效应的概念 1 9 6 5 年，加拿大多伦多大学的e r i cj o g e n s o n 教授首倡“城市与“森林 相结合，提出了“城市森林 的概念( j o r g e n s e n , 1 9 7 0 ) ，自然林业逐渐和工业文 明相融会。目前国内外学者主要从城市森林所包括的范围或者从城市森林经营管 理的角度来下定义，如m i l l e r ( 1 9 9 6 ) 认为，城市森林是人类密集居住区内及周围 所有植被的总和，它的范围涉及市郊小社区直至大都市；而许多欧洲学者则认为 城市森林只包括林地( k o n i j n e n d i j ke ta 1 ，2 0 0 0 ) 。另有学者倾向于从城市森林经 营管理的角度出发对城市森林进行定义如j o r g e r g e r 指出：城市森林是指受城市 居民影响和利用的整个地区的所有树木，包括服务于居民的水域和游憩区( 王木 林，1 9 9 5 ) 。目前全世界对城市森林范围及层次划分尚无统一、公认的标准( 叶镜 中，2 0 0 3 ) 本文将引用蒋有绪( 2 0 0 0 ) 根据结构与表现形式对城市森林下的定义，即城 3 中山大学硕士学位论文 市森林可分为：城市中心区的园林景点、公园、居民园区( 以点、斑块为主) ； 道路系统( 街道、公路、水道、农田渠道等) 的绿化带( 以带、条、网络为主) ； 近远郊的风景林、森林公园、山地原野游憩林( 以片为主) ；远郊的商品林、 果园、农林复合经营( 以片为主) 。城市森林就是这种由点、块、带、网、片相 结合形成的完整景观系统。 冷岛效应的提出最初见于“绿洲冷岛效应 和“湖泊冷岛效应 ，即在夏季 或少云天气条件下由于下垫面热力非均匀性的作用沙漠或戈壁等干旱地区的绿 洲或湖泊相对于周围环境是一个冷源，所以称之“冷岛效应 ( 苏从先等，1 9 8 7 ) 。 在城市森林中，报道主要集中在“公园冷岛 ，即有植被覆盖的公园在城市建成 区中通常形成凉爽斑块的现象( r o t he ta 1 ，1 9 8 9 ；s a r oe ta 1 ，1 9 9 1 ；y o k o h a r ie ta 1 ， 1 9 9 7 ；j a n s s o ne ta 1 2 0 0 7 ) 。除城市公园之外，城市森林中的近远郊的风景林、森 林公园、山地原野游憩林、商品林、果园等通常均可形成冷岛效应。本文将这种 在城市地域内，各种点、块、片等形状的城市森林斑块由于具有不同于其周围地 区的特殊下垫面，形成类似低温孤岛的现象称为城市森林冷岛效应。 一定面积的城市森林斑块，当形成冷岛效应时，其内部的冷空气经常会流 向周围的建筑区( o k e ，1 9 8 9 ；j a u r e g u i1 9 9 0 ；a h m a d ，1 9 9 2 ；s