城市湿地的热环境效应研究文献综述

 2022-08-16 18:12:33

城市湿地的热环境效应研究综述

摘要:城市湿地有着复杂的生态系统,能促进生态平衡、调节城市气候、缓解热岛效应。城市热环境在地表的物理性质和人类社会经济活动的共同作用下,影响着城市生态状况。而城市公园作为城市湿地的重要组成部分,其热环境效应显著区别于其他景观类型。城市湿地的热环境效应研究对城市规划以及城市生态环境评价具有重要意义。本文主要针对反映城市湿地热环境效应的量化指标进行解算,以此来分析城市湿地景观的空间分布格局、并做出生态学评价,为城市降温效应的研究方法提供参考,也为进一步的研究提供依据。

关键词:城市湿地;热环境效应;公园景观

研究背景

(一)城市湿地布局设计是城市化进程的刚需

湿地兼有陆地生态系统和水域生态系统的特征,具有独特的水文状况、土壤状况、生物多样性等,在全球气候变化中有着特殊的地位与作用[1]。与传统意义不同,城市湿地作为“水”和“陆”之间所表现出来的一种特殊形态,归属于极为重要的自然资源,不仅仅是对地域文化的一种记录,同时也是自然生态当中最重要的表现内容。由此可见,对于城市湿地来说,作为城市的有机组成,依托城市规模的变迁发生动态变化,其不仅能直接有效地影响人类的生产生活,具有对当地气候进行调节的作用,而且还能够进一步提升土壤的肥力,营造良好的生境。近年来,随着中国城市化进程加快,城市湿地的热环境效应作用凸显,研究发现其热环境从效应能够在一定程度上缓解城市热岛效应。

(二)公园景观热环境效应对城市化发展的影响

城市化不仅改变景观类型和组成,也导致空间形态与自然生境连解度的降低,刻画不同城市化过程中人工表面、耕地与自然生境的空间关系对与研究城市景观效应(以城市降温效益为例)尤其是对不同景观之间的相互作用以及结构功能的变化具有重要意义。本文通过对城市公园景观斑块的形状特征与热环境效应之间定量关系研究,为城市公园建设和城市规划提供相关借鉴。

公园景观由其面积大小、边界形状、空间分布等特征构成了不同的景观镶嵌体,景观镶嵌体的空间格局与其生态学过程的关系是景观生态学研究中的一个重要问题[2]。要研究这一问题,往往要定量描述景观镶嵌体的空间特征,例如斑块数量、大小、形状及其相对空间位置等。景观镶嵌体形状特征影响能量、物质以及生物的运动,主要包括:扩散(diffusion)、质量流(mass flow)和携带(locomotion)[3]等。

热环境是城市环境中重要的代表指标之一,它受到地表的物理性质和人类社会经济活动的共同影响,是城市生态环境状况的综合概括与体现。[4、5、6]在所有城市景观类型中,公园景观的热环境效应显著区别于其它景观类型。从公园景观的物理组成来看,主要包括大量的草地和树林构成的绿色植被,还有相当多的水面。根据地表热量平衡的原理,不论是绿色植被,还是水体都具有较大的热惯性和热容量值、较低的热传导和热辐射率[4、7、8]。此外,依据周淑贞等人的研究,在太阳辐射下,由于吸热面和贮热面较多,水泥路面和建筑物表面贮存的热量要多于绿地,热存贮量相当于地净辐射的15%~30%,而有森林和草地覆盖的下垫面,热存贮量只相当于地净辐射的5%~15%[8]

(三)以杭州为样本对城市湿地的热环境效应研究的价值

国内学者此领域的研究区多选在上海,陈云浩等人利用景观分析方法将热场作为热力景观,研究了上海市热力景观的格局和机制[9];岳文泽借助遥感与地理信息系统技术,对典型城市景观格局与城市热岛之间的关系进行分析[10];徐丽华就上海城市公园景观的热环境效应进行了详细分析,探讨公园斑块的面积、周长、边界形状对环境温度的影响[11]

杭州因其独特的历史背景、人文环境等因素,在其公园绿地发展演变的过程中,不仅具备中国城市公园发展的典型特征,同时也存在其独特性。然而在面对新一轮的发展契机和政策指导下,杭州城市湿地在规划和建设过程中也存在一些问题。在此背景下研究和探讨公园湿地空间格局及其演变机制,促使城市公园绿地的热环境效应、社会和经济功能等各个方面的实现价值的最大化,推动向资源节约型、环境友好性城市转变。

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