参考2005上海城市绿地对周边温度场影响范围的初步研究
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绿化植被对城市微气候调节的影响研究在当今城市化进程不断加快的背景下,城市微气候调节成为了一个备受关注的问题。
城市化不仅改变了原本的自然环境,还给城市居民带来了更多的热岛效应、暴雨洪涝等气候灾害。
为了建设以人为本的宜居城市,绿化植被作为一种重要的生态措施,对城市微气候的调节起到了关键性的作用。
首先,绿化植被能有效降低城市的热岛效应。
城市热岛现象是指城市与周围乡村相比,温度明显升高的现象。
尤其是在夏季,高密度的建筑、混凝土路面等导致反射太阳辐射,形成了高温区域。
然而,绿化植被能够吸收部分太阳辐射并转化为植物蒸散作用,有效地冷却了周围的空气温度。
同时,植被的蒸散作用还能释放大量水蒸气,降低空气的湿度,从而提供了更加舒适的微气候环境。
其次,绿化植被对降雨排水具有重要作用。
城市的密集建筑和铺装使得雨水无法快速渗透,造成了城市暴雨洪涝的风险。
通过合理的绿化植被布局,例如建设雨水花园、湿地公园等,可以增加土壤的渗透能力,从而更好地吸收和储存雨水。
绿化植被的根系和植物本身能够减缓雨水流速,减少径流量,降低城市排水系统的压力,有效防止城市面临的洪涝灾害。
此外,绿化植被还能改善城市空气质量。
城市是集中排放废气的地方,汽车尾气、工业废气等都会造成空气污染。
然而,绿化植被可以吸收二氧化碳,并释放氧气,有效净化空气。
植物叶片表面的细胞能够吸附颗粒物、气体等有害物质,减少空气中的污染物浓度。
研究表明,足够密集的绿化植被可以为城市提供清新的空气,降低了居民患呼吸系统疾病的风险。
还有,绿化植被对于城市的声环境调节也起到了关键作用。
城市里的噪音污染严重影响了人们的生活质量和精神状态。
然而,绿化植被能够起到吸声和隔音的作用,有效降低了城市噪音的传播和影响范围。
绿化植物通过吸收和散射声音波动,减少了声波的传播距离,为城市居民提供了更加宁静的居住和工作环境。
总之,绿化植被对城市微气候调节具有重要的影响。
它能够降低城市热岛效应、改善降雨排水、提升空气质量和改善声环境等作用,为打造宜居城市提供了有力支撑。
绿化对室外热环境影响的研究随着城市化进程的加速,环境问题日益凸显。
其中,热环境与人类生活密切相关,对人体健康和舒适度产生重要影响。
绿化作为城市规划中的重要手段,对改善城市环境和调节微气候具有积极作用。
本文将探讨绿化对室外热环境的影响,以期为城市规划和建设提供理论依据和实践指导。
植被通过遮挡太阳辐射、增加表面蒸发等方式,可有效降低地表和空气温度。
研究表明,绿化覆盖率与当地温度呈负相关关系,植被越丰富,空气温度越低。
在夏季高温时段,绿地的气温比非绿地低5-6℃,使得城市环境更加宜人。
植物通过蒸腾作用不断向空气中释放水分,使得周围空气湿度增加。
研究表明,绿地的相对湿度比非绿地高10-20%,有助于缓解炎热夏季的干燥感。
同时,湿度增加也有利于改善人体的热舒适感。
城市中的建筑物和道路等地表特征会改变风向和风速。
通过合理规划绿地,可以引导风向、减少风速,从而减缓城市“热岛效应”。
绿地中的植被还能有效地降低地表的温度变化幅度,减缓热压,改善人体对高温的感知。
以某城市公园为例,该公园在设计过程中充分考虑了绿化的作用。
公园内种植了大量的乔木、灌木和花卉等植被,形成了多层次、多功能、立体化的绿化体系。
在夏季高温时段,公园内的温度比市区低3-5℃,湿度增加10-20%,风速减缓20-30%。
这表明绿化在改善城市热环境方面具有显著效果。
绿化作为城市规划的重要手段,对改善城市环境和调节微气候具有积极作用。
通过降低空气温度、调节湿度、减缓风速等手段,绿化对室外热环境产生显著影响。
合理规划和配置绿地,可以有效地缓解城市“热岛效应”,提高城市居民的热舒适度。
在实际的城市规划和建设中,应充分重视绿化的重要性,结合当地的气候条件和地理特点,制定科学合理的绿化方案,以实现城市环境的可持续发展。
随着全球气候变化的日益加剧,湿热地区的气候条件变得更加复杂和恶劣。
建筑组团作为城市的重要组成部分,其室外热环境受到绿化体系的影响已成为研究热点。
绿地对改善城区“热岛效应”的研究和分析城市是人口、商业、工业、交通高度集中的区域,由于人类的活动和工业生产排放出大量的热量,使城市气温比周围郊区气温高,这一新现象就称为“城市热岛效应”。
我国曾观测到的最大城乡温差(城市热岛强度),上海是6.8℃(1979年11月13日20时),北京是9.0℃(1966年2月22日清晨)。
城市热岛最早见之于科学记载的,可能是1818年英国出版《伦敦气候》。
作者L・赫华德对城市气候的两大发现,就是伦敦市中心气温比郊外高(各月平均分别高0.5℃―1.2℃),以及城乡温差夜间比白天大。
随着世界各地城市的发展和人口的稠密化,“城市热岛效应”变得日益突出。
城市热岛效应的产生因素及危害城市热岛主要是由以下几种因素综合形成:①人口高度密集、工业集中,大量人为热量喷发。
②高耸入云的建筑物是气流通行的障碍物,造成的地表风速小且通风不良。
③城市绿地的缺少。
④人类活动释放的废气排入大气,改变了城市上空的大气组成,使其吸收太阳辐射的能力及对地面长波辐射的吸收增强。
据统计,热岛的80%归咎于绿地的减少,20%才是城市热量的排放。
由此可见绿地对城市的重要性。
城市热岛的危害主要表现在:①“热岛效应”引起自然环境和植物生态发生变化,夏季城市更加闷热,“热岛效应”使大气中的粉尘增多,威胁市民的健康。
②“热岛效应”的产生不仅使人们工作效率降低,而且中暑人数增加,夏季高温导致火灾多发,加剧光化学烟雾的危害。
③产生热岛效应后,阻碍城乡空气交流,新鲜空气进不来,有害气体排不出去,烟尘、二氧化碳、汽车尾气等污染物便会在地表空气磨擦层长时间滞留,形成灰蒙蒙的大气状态,诱发多种疾病。
武汉市热岛遥感成果应用遥感技术,特别是应用卫星遥感资料TM6热图象研究城市热岛,在国内外都有过报导。
武汉市曾于1988年、2000年分别利用遥感技术对武汉市冬季和夏季的热岛效应做了研究,初步掌握了武汉市热环境的空间和变化规律。
其对武汉市环境质量的改善和规划都有十分重要的科学价值和现实意义。
城市绿地对气候调节的影响在现代城市化进程中,城市绿地逐渐成为城市规划的重要组成部分。
城市绿地不仅仅是为了美化城市环境,更是对城市气候的调节和改善起到关键作用。
本文将从不同的角度分析城市绿地对气候调节的影响。
首先,城市绿地对热岛效应起到了重要的缓解作用。
热岛效应是指城市相对于周边乡村地区气温更高的现象,其原因多是由于城市的人工建筑覆盖面积大、热储能能力强。
然而,通过增加城市绿地覆盖面积,城市热岛效应可以得到一定程度的缓解。
绿地中的树木和草地可以吸收大量的太阳辐射能量,并将部分转化为水蒸气释放到空气中,从而达到降温的效果。
另外,绿地的蒸散作用也能带走地表的热量,降低城市地表温度。
研究表明,相比于没有绿地的地区,拥有大量绿地的城市具有更低的气温,从而减轻了城市居民的炎热感。
其次,城市绿地对改善空气质量起到了重要作用。
城市是世界上污染物排放最多的地方,而绿地可以吸收空气中的有害物质并释放氧气。
通过增加城市绿地覆盖面积,可以有效净化城市空气,减少污染物的浓度。
同时,绿地中的植物能够吸收二氧化碳,减缓温室效应,对缓解气候变化也有一定的作用。
因此,城市绿地不仅给居民带来清新的空气,还对环境保护和可持续发展起到了积极的推动作用。
此外,城市绿地还对降雨调节起到了重要作用。
大量的人工建筑覆盖导致雨水在城市中无法迅速排泄,容易造成内涝和城市洪涝灾害。
而城市绿地能够起到“海绵”的作用,吸收并储存雨水,调节城市的水循环。
绿地中的植物能够吸收雨水,通过根系渗透到土壤深层,从而起到排水的作用。
研究显示,具有较高绿化率的城市能够有效降低洪水发生的概率,并缓解洪灾的影响。
此外,城市绿地还对居民的健康和生活质量产生了积极影响。
绿地是人们休闲娱乐和运动的场所,可以提供一个舒适的环境,缓解工作和生活的压力。
在城市绿地中,人们可以呼吸新鲜的空气、接触自然的美景,从而舒缓身心,改善心理健康。
另外,绿地还能吸收噪音,减少城市交通和工业带来的噪音干扰,创造一个安静的生活环境。
城市绿地系统对城市气温调节的影响分析随着城市化的不断发展,城市面临着日益严重的热岛效应问题。
热岛效应是指城市区域比周围农田或郊区地区温度更高的现象。
这种现象主要是由于城市中大量的混凝土、建筑物和人口密集,导致夏季局部区域的温度升高。
然而,城市绿地系统作为一种具有自然特点的城市区域,可以在一定程度上缓解热岛效应,对城市气温有着重要的调节作用。
首先,城市绿地系统能够通过蒸腾作用来降低城市气温。
蒸腾作用是植物通过根系吸收水分,通过叶片释放水分的过程。
绿地覆盖面积较大的城市能够吸收并蒸发更多的水分,从而形成蒸腾作用,使周围空气中的水分子蒸发,产生负离子,进而降低空气中的温度。
这样一来,在城市中引入绿地系统就能够有效降低城市的气温,减缓热岛效应造成的高温。
其次,城市绿地系统还能与建筑相互作用,形成自然通风通道,进一步降低城市的气温。
在城市中,建筑物高密度的布局限制了风的流动,导致空气对流不畅。
而绿地系统中的树木与建筑物之间的间隔,能够为风提供了通道,形成自然通风的条件。
通过这种方式,城市中的绿地系统能够促进空气的流动,带走了部分热量,减低了城市的气温。
此外,城市绿地系统还能吸收大气中的污染物质,提高空气质量,进而改善城市的气温。
城市中的工业排污和车辆尾气等污染物质会导致城市空气污染严重,进而加剧热岛效应。
绿地系统中的树木和植物能够吸收和分解这些污染物质,净化城市空气,降低污染物对城市气温的影响。
此外,城市绿地系统还能提供阴凉的环境,减少城市人口的热应激,改善居民的舒适度。
城市中大量的建筑和路面都会吸收太阳光的热量,使得城市变得闷热。
而绿地系统的树木提供了丰富的遮阳、阻隔热辐射的功能,为人们提供了凉爽的避暑场所。
在炎热的夏季,人们可以通过在绿地上树荫下休息、散步或进行户外运动来减轻热应激,享受清新的绿色空间。
总而言之,城市绿地系统对城市气温调节起着重要的作用。
通过蒸腾作用、自然通风、吸附污染物质和提供阴凉环境等多种途径,城市绿地系统能够有效降低热岛效应造成的高温,改善城市的气候环境。
读“有关城市绿化与城市热岛效应的研究”有感城市热岛效应,是指城市因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素,造成城市“高温化”,城市中的气温明显高于外围郊区的现象。
在近地面温度图上,郊区气温变化很小,而城区则是一个高温区,就象突出海面的岛屿,由于这种岛屿代表高温的城市区域,所以就被形象地称为城市热岛。
形成城市热岛的因素有:城市下垫面、人工热源、水气影响、空气污染、绿地减少、人口迁徙等。
如何改善城市热岛效应是近几年人们关注的重点,而提倡城市绿化,多种树少盖房,也是近几年喊得比较响的口号。
那么,城市绿化与城市热岛到底是有怎样的关系呢?近期,我读了一些相关方面的文献发现,城市绿化可以有效地减弱城市热岛效应。
现将读书笔记整理如下:有关城市绿化与城市热岛效应的研究很多,我所选择阅读的三篇文章都是以一个城市为研究对象,研究对象分别为:武汉市、南京市、北京市。
下面就分别讲一下是如何进行研究的,以及得出的结论。
一.武汉市城市绿地与城市热岛效应的研究绿地对武汉市城区热岛效应的研究,是对2000年和1988年城市绿地的变化来分析城市热岛效应的强弱。
从88年到2000年,武汉经过几年大力度的绿化建设,城区公园由25座增至33座,绿化广场由2个增至12个,街头游园由232个增至254个,绿地覆盖面积已达6981公顷,绿地覆盖率达33.24%,人均公共绿地7.44平方米。
借助ETM+传感器所获取的影像资料分析,武汉市热岛的白天构成仍以市区为主,市中心热岛呈现一种复杂的镶嵌式结构,呈多中心分布模式。
比照88年的热岛分布状况,大片的热岛被瓦解或已成点状分布,较明显的有以下几处:1,从武胜路—三阳路,从中山大道—建设大道呈“凸”字形,范围最大,强度最高的区域,已明显在菱角湖、机器荡子湖、小南湖等五湖组成的“绿心”周围挖空。
这里已形成绿色空间相对集中的汉口中心区“绿心”,再加上这里旧城区改造,增加绿化量,都大大降低了周围温度。
收稿日期:2004-04-19;修订日期:2004-12-22作者简介:葛伟强(1972-),男,硕士,工程师,现主要从事GIS 和RS 方面的研究工作。
上海城市绿地对周边温度场影响范围的初步研究葛伟强,周红妹,屠德纪(上海市城市环境气象研究中心,上海 200030)摘要:采用遥感和地理信息系统相结合的方法,研究了上海市城区绿地和温度场分布现状,以及绿地对周边温度场的影响,指出了中巴资源一号卫星热红外通道的热场等值线图能精确细致地反映热场的分布状况。
通过选取相对独立的绿地缓冲分析区域,研究温度场中低温百分比和绿地面积的关系,建立和给出绿地对温度场影响距离的拟合公式,从而初步得出绿地对温度场的影响规律。
关 键 词:温度场;缓冲分析区域;非线性拟合中图分类号:TP 79 文献标识码:A 文章编号:1004-0323(2005)05-0496-051 引 言随着全球气候变暖和城市化区域不断扩大,上海作为人口密集的国际型大都市,绿化和城市热岛的关系越来越引起政府和绿化管理部门的关注和重视。
尤其近几年来上海通过/规划建绿0改善城市生态环境问题。
随着市中心绿地和新建公共绿地总面积的不断增加、绿地分布范围不断扩大,在进行绿地规划时,到底应建多大的绿地面积才合理,其降温效应最佳,环境建设与经济如何协调发展等便成为当前迫切需解决的问题。
为了既能较好地减缓热岛效应,改善生态环境,又不至于绿地面积过大而使拆迁建绿的成本急剧增加,本文采用遥感和地理信息系统相结合技术,通过选取相对独立的绿地缓冲分析区域,研究温度场中低温百分比和绿地面积的关系,建立绿地对温度场影响距离的拟合公式,从面上客观定量地研究上海市城市绿地对周边温度场的影响范围,对于绿地建设规划以及城市可持续发展意义重大112。
2 市区绿地和温度场分布现状遥感监测分析2.1 绿地和温度场遥感信息提取本文采用的中巴资源一号卫星(CB ERS -1)是1999年10月14日发射的我国第一代传输型地球资源卫星。
遥感数据源采用2002年6月5日同一时刻的2幅中巴资源卫星资料,其中一幅是可见光通道图像(CC D 相机1~5通道)波长范围为0.45~0173L m,空间分辨率为19.5m;另一幅是近红外/红外通道图像(红外多光谱扫描仪6~9通道),波长范围为0.5~12.5L m,6、7、8波段空间分辨率为78m,第9通道为156m 。
为了较客观和及时的得到绿地实际分布状况,首先必须对遥感图像进行下垫面介质分类和绿地信息提取。
本文采用分类误差较小的最大似然监督分类方法对可见光通道图像进行分类,再提取绿地信息得到上海城区绿地覆盖分布图。
鉴于NOAA 极轨卫星4、5通道波长范围在10.3~12.5L m,反演出来的亮温与气温存在非常好的线性关系122。
即4、5通道像元灰度值变化反映了地面气温的相对变化:像元灰度值大,对应点的气温就高;像元灰度值小,对应点的气温就低。
同理,CBE RS 卫星第9通道波长范围为10.4~12.5L m,与NOAA 卫星4、5通道波长范围相同,故采用该通道的图像与实时接收图像时刻的实测温度建立线性相关,相关系数为0.882,同样具有很好的相关性。
故为了精确反映绿地对热场的影响范围,直接用第9通道的原始像元值生成等值线。
在地理信息系统软件(ArcGis)中把图像格式转换成栅格(GRID)格式,生成图像属性。
根据属性表分析,值在130~145之间的像元覆盖了全部市区面积。
对每个像元值均生成等值线,得到上海市区的热场等值线分布图。
第20卷 第5期2005年10月 遥 感 技 术 与 应 用REMO TE SENSING TECHNOLOGY AND APP LICATIO NVol.20 No.5Oct.20051.2 绿地和温度场的分布状况分析为了便于分析绿地对温度场的影响范围,将绿地遥感信息分布图叠置在热场等值线分布图上,再叠加上海地区行政边界(如图1)。
图1 上海中心城区绿地和热场等值线分布图1以直观的形式显示了2002年6月5日上海市区热场分布的特征与绿地之间的关系。
由于采用等值线反映热场分布情况,可细致反映不同温度的热场走向和分布范围。
该图与前几年(20002002年)不同时间NOAA 卫星所做的上海市热场分布图对比13,42,热场分布特征非常吻合:杨浦区南部沿黄浦江地带,虹口区、闸北区北部和南部,普陀区西南与长宁区交界处及中部地区仍旧存在热中心地带;徐汇区沿黄浦江在2000年有高温地带,在2001年明显减弱,由于2002年采用高分辨率遥感图像,更加细致地反映了这个变化,一些面积较小、分布散乱的热中心在图中也清晰地显示出来。
从图中可见,高温地带很明显没有或较少有绿地覆盖,但是贯穿杨浦区中北部、虹口区和闸北区中部、普陀区南部、徐汇区北部的低温带正好也是市区绿化分布带,而且绿地周围有相当范围的低温影响区域,绿地分布越集中,影响范围越大。
3 绿地的温度影响范围分析3.1 分析区域的选择和处理根据绿化规划提出的500m 绿地服务半径要求,即内环线以内老百姓走出家门500m 便能进入一块3000m 2的公共绿地152,故分析缓冲区半径拟定为绿地外围500m 。
对照上海市绿化地图,判读出遥感图像中市区范围内的绿地名称,再对这些绿地做外缓冲,如果缓冲范围重叠则合并为一个分析区域。
为了比较客观地分析每块绿地对温度场的影响范围,选择不同面积、不同分布区域的绿地,而且尽量选取缓冲区域不与相邻绿地重叠或者重叠区域较小的绿地来分析。
由于几乎无不重叠缓冲区的绿地,故必须对相邻绿地缓冲区域重叠或与黄埔江重叠等情况进行处理,从而剔除邻近绿地等的影响。
如表1所示,经过处理后的缓冲区域就是最终分析的绿地地块影响区域。
缓冲分析区域处理在ArcGis 中进行,技术流程如图2。
其中分析区域文件添加整型字段是为了提取缓冲分析区域覆盖下的热场栅格格式(GRID)图像像元值,部分流程必须在Arc/Info workstation 用命令行进行,故在进行实际信息提取时采用编写AML 程序批处理操作,从而避免了误操作。
最后将热场栅格图像的属性表加上绿地名称字段,导入到SQL Server 数据库进行分级统计。
497第5期 葛伟强等:上海城市绿地对周边温度场影响范围的初步研究3.2 绿地影响范围计算和处理依照图2的处理流程分析了上海城区14个不同面积地块绿地的热场缓冲区域。
由于绿地面积大小差别较大,其缓冲分析区域面积也相应差别变大,显然,用百分比方法可客观地揭示绿地对温度的影响范围。
研究中,采用遥感和气象观测点资料结合方法,将遥感热场温度等分划分为3个级别:低温:像元值<135,对应小于29e 的温度;中等温度:像元值在135~141,对应29~30.5e 的温度;高温:像元值>141,对应大于30.5e 的温度。
根据计算和模拟分析,绿地面积和温度百分比的关系如下:(1)绿地面积和低温百分比的关系。
图3中黑图3 绿地面积和低温百分比关系色粗线是二次多项式拟合的趋势线,拟合公式为y =-0.0767x 2+4.1965x +10.09(y :百分比数,x :绿地面积)(1)随着绿地面积的增大,绝大部分绿地低温百分498 遥 感 技 术 与 应 用 第20卷比呈上升趋势。
由于绿地附近的下垫面介质、人工热源等影响,仅有少数几块绿地偏离趋势线较远。
(2)绿地面积和中等温度百分比的关系(图4)。
拟合公式为y =0.0638x 2-3.3992x +76.2(y :百分比数,x :绿地面积)(2)随着绿地面积的增大,中等温度百分比呈曲线下降趋势。
图4 绿地面积和中等温度百分比关系(3)绿地面积和高温百分比的关系(图5)。
随着绿地面积的增大,高温百分比呈跳跃式下降,绿地面积越大,出现高温百分比的概率越小。
图5 绿地面积和高温百分比关系以上分析表明,绿地确能起到夏季降温的效果。
即随着绿地面积的增大,绿地及周围地区低温明显,高温影响显著降低。
但值得注意的是,如绿地中或周围有高强度的人为热源影响,将会削弱和影响绿地的降温效果,图5中绿地的高温百分比呈跳跃式下降便说明了该种情况。
综上所述,绿地面积与低温百分比的拟合关系最好,其趋势适宜用来估算影响距离。
假定绿地边界几何形状类似,并认为环状缓冲分析区域内低温所占用的面积即为绿地的影响面积、其宽度为城区绿地外围影响距离,则计算公式如下:D =S 绿+S 缓@T 低%P-S 绿P(3)其中:D 为绿地影响距离;S 绿为绿地面积;S 缓为缓冲分析区域面积;T 低%为低温百分比;P 为圆周率PI 。
市区14块绿地计算结果见表2。
4 结 语(1)中巴资源一号卫星热红外通道热场等值线图能精确细致地反映热场的分布状况。
(2)城市绿地是影响周围温度场的主导因素,绿地面积越大,对周围温度场的影响范围就越大。
(3)当绿地周边地区存在强热源分布;或绿地内植被种类单一,散热性差;周围楼层密度大,高度高;以及地面介质的不同热容量等差异,将会使得个别绿地对周边地区的影响距离波动较大。
例如彭浦表2 绿地外围温度影响距离绿地名称绿地面积(m 2)缓冲分析区域面积(m 2)低温百分比(%)绿地外围影响距离(m)丰镇公园23520.931144250.8621.73207.82彭浦公园41161.621240572.00 4.6262.59延中绿地63702.511412346.2953.54368.46曹杨公园83303.001584841.9075.58475.76上海万里城89183.511453249.1824.70209.19闸北公园97023.821584828.1832.35264.81和平公园114664.511649372.5428.87242.65龙华烈士陵园159746.281804941.9092.46537.43杨浦公园177386.981720696.8041.98297.52漕溪公园180327.001814517.8550.91353.26鲁迅公园186207.321979758.2365.26442.48黄兴公园206788.131347189.4171.51353.75复旦大学254810.022276935.3250.68384.87第二军医大学294011.561676569.5976.93404.11注:公园绿地名称标示该公园所在位置及与其周围相连的绿地块,与公园统计面积不完全相同公园周围有工业区、煤炭堆场,绿地影响距离明显减小;龙华烈士陵园内树木众多,周围地势开阔,高楼很少,绿地影响距离明显增大。
(4)通过选取缓冲分析区域相对独立的绿地,499第5期 葛伟强等:上海城市绿地对周边温度场影响范围的初步研究根据低温百分比和绿地面积的关系,拟合了市区绿地影响距离计算公式,对公式计算的精确度有待在今后的工作中对各绿地周围进行样点加密观测来验证。