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城市热岛效应(Urban Heat Island Effect简称UHI)是指城市气温高于郊区的现象。城市热岛不仅能改变城市的局部气候特征(气温、湿度、对流、降水格局),还会加重污染、增加能耗、影响动植物生理、物候、生态系统功能等,产生多种生态环境效应。以公园为主体的城市绿地可以通过植被的光合作用、蒸腾作用以及蒸散作用降低温度、增加湿度,是缓解城市热岛效应的有效途径之一。本文通过实地观测,获取采样点的地表温度、空气温度以及空气湿度数据,建立空气温度与地表温度之间以及空气温度与空气湿度之间的关系模型,并利用此关系模型,在Landsat TM影像反演地表温度的基础上,进一步反演得到广州市城区的空气温度和空气湿度。然后选取广州市城区17个公园作为研究对象,分析公园周边的温度湿度分布情况,建立公园周边降温、增湿效应与其离开公园边界距离之间的定量模型,分析降温、增湿效应与相关影响因素的关系。研究表明:
(1)空气温度与地表温度呈显著线性相关关系,且这种线性关系在不同的土地利用类型之间存在明显差异。水体上空气温度高于水面温度,而植被地区以及裸地的空气温度低于地表温度。
(2)水体上空的空气湿度与空气温度之间并无显著的相关关系,而植被的空气温度与空气湿度呈显著的线性负相关关系,裸地的空气温度与空气湿度则呈显著的分段线性负相关关系。
(3)城市公园周围环境存在一定范围的温度生态场和湿度生态场。公园周边温度与公园边界点温度的温差随着其离开公园边界距离的增大而增加,且增长趋势逐渐减缓,其拟合曲线近似于一条过原点的三次多项式;公园周边湿度与公园边界点湿度的湿差随着其离开公园边界距离的也有着相似的趋势。
(4)公园的水体面积比例、绿地面积以及公园的长宽比与公园对周边环境降温、增湿的效应有着密切的关系。公园的平均降温范围与公园绿地面积存在显著的正相关关系,拟合曲线近似于一种对数形式,公园平均增湿范围则与公园绿地面积存在显著的正线性关系。与影响范围相比,公园平均增湿程度与公园绿地面积的相关性较弱。水体面积比例较大的公园,比同等条件下水体面积较小的公园降温、增湿效果好。而长宽比较大的公园(约>=2),即使公园面积较小,其降温、增湿效果也较明显。最大降温、增湿影响范围以及最大的降温温差、增湿湿差均与公园内生物量无明显相关关系。与空气温度相比,空气湿度易受到研究区小范围内的大气稳定程度的影响,如风速、风向,周边建筑环境和密度等,增湿规律明显度下降,除了几个水体面积比例较大的公园外,其他公园的增湿影响范围均小于其降温影响范围,这种情况在生物量较大的几个公园表现得尤为明显。
本文首次对广州市城区公园周边温度、湿度分布规律进行了定量研究,研究结果对广州市生态规划尤其是公园规划设计具有实质性的指导意义,也可为我国其他类似地区、城市进行公园规划设计提供重要的理论依据和参考价值。