城市公园不同下垫面小气候效应的研究毕业论文

1、城市公园不同下垫面小气候效应的研究 满都海公园小气候效应的研究 study on microclimate effect of manduhai park 摘摘 要要 本文以呼和浩特市满都海公园为研究对象，采用 3500 小型手持气象仪，在 2010 年 5 月 21 日对公园内的气温、相对湿度、平均风速等进行实地观测，然后通过对呼和浩特 市满都海公园各气象要素的实测数据与当天呼和浩特市各实况气象要素进行对比，最后 得出结论。就是，公园小气候与市区整体气候相比，公园内昼凉夜暖，气温日变化幅度 小，相对湿度大,平均风速低，且平均风速低的日变化幅度较小，所以城市公园中的小气 候总体较稳定，且能提高

2、人体的舒适程度。 城市公园小气候环境对人们的生产、生活产生直接影响,而公园绿地所能提供的增湿 降温、遮荫、调节风速和缓解城市热岛效应等效益也越来越受到关注和重视。因此下垫 面的小气候探索和研究是保障城市绿地同城市小气候的前提，对于指导城市公园绿地系 统规划设计提供一定的理论基础。 关键词：关键词：小气候 人体舒适度 绿地规划 abstract this paper will take man duhai park in hohhot as a research object,by using small portable type 3500 weather instrument, we wil

3、l observe the temperature, the relative humidity, the average wind speed on may 21st,2010. then we can draw a conclusion through a contrast of meteorological elements between man duhai park in hohhot and this city. we an see clearly that it has a cold day but warm night, a lower change of temperatur

4、e per day, a higher relative humidity, a lower average wind speed and a lower change of average wind speed per day in the park micro-climate compared with the whole climate of the city. so, the urban park micro-climate is steady, and it can enhance the satisfication of our bodies. the urban park mic

5、ro-climate directly affect peoples life and work. obviously, what the park greenbelts can bring many benefits is more and more recognized by us. thus the study on underlying surfaces micro-climate is a precondition for guaranteeing urban greenbelts and urban micro-climate. it also offers a theoretic

6、al basis on the planning and scheduling of urban park greenbelts. keyword: micro-climate satisfication of our bodies planning of greenbelts 目目 录录 1 引言 .1 1.1 国内外研究现状 .1 1.1.1 国外的研究现状 .1 1.1.2 国内的研究现状 .1 1.2 研究目的和意义 .1 1.3 呼和浩特市气候概况 .1 2研究方案 .2 2.1 实验地概况 .2 2.2 实验设计 .2 2.2.1 实验设计要求 .2 2.2.2 实验设计内容 .2

7、 2.2.3 实验设计方案 .2 2.3 测定方法 .2 2.4 分析方法 .2 3 结果与分析 .2 3.1 空气温度 .3 3.2 相对湿度 .4 3.3 平均风速 .5 3.4 人体舒适度 .5 4 结论与讨论 .6 4.1 结论 .6 4.2 讨论 .6 5 建议 .7 致 谢 .8 参 考 文 献 .9 1 1 引言引言 1.11.1 国内外研究现状国内外研究现状 小气候(microcfimate)也称微气候，是指由于下垫面的某些构造特征所引起的近地面大 气中和上层土壤中的小范围气候。 l.j.batten 认为小气候主要是指从地面到十几米至 100m 高度空间内的气候2。下面我简单

8、的介绍一下城市公园小气候的研究现状。 1.1.1 国外的研究现状国外的研究现状 近些年，国外城市公园研究专家为更加客观、准确地研究分析城市公园小气候效应，根 据不同的地理与气候条件分成十几个气候区。他们针对不同的自然环境条件建立了不同的分 析模型，他们建立的量化分析模型根据分析目标、类型的不同又可细分为几类分析模型11， 做到了全面细致。再则，随着遥感(rs)技术和地理信息系统(gis)的不断发展，对城市景观格 局的研究也逐步深入，突破了传统的对距地 1.5m 高的温度观测手段的限制，在城市区域尺 度上进行宏观研究。通过遥感技术可以获得城市区域的各个植被指标，然后对城市森林小气 候进行定量化的

9、研究2。可以说国外在此方面的研究已进人相对成熟的阶段。 1.1.21.1.2 国内的研究现状国内的研究现状 国内在城市区域对城市绿地小气候的相关研究大都是时空差异下的指标的定量化比较， 测量的高度一般是距地面 1.5m，所用的仪器多样，包括红外线温度测定仪，通风干湿温度计， 电子温湿度记录仪，温度记录表等。在测定的空间和时间上尽量能体现出变异性。而在这方 面运用遥感技术比较少，与国外有一定的差距。 1.21.2 研究目的和意义研究目的和意义 城市化是人类社会经济发展的必然趋势，是人类走向文明和社会走向进步的重要标志。 随着城市在工业化和城市化的发展过程中，人口与物质以及废弃物在城市的聚集速度加

10、快， 导致我们的生存环境不断恶化，而城市环境不断恶化所带来的种种生态危机终于使人们认识 到，人类面临着严重的全球性环境挑战,尤其是城市生态环境由于森林破碎化的加剧而越来越 恶化，所以环境问题越来越受到人们的关注。 城市公园不仅是人们娱乐休憩的地方,而更重要的是城市生态系统中重要的组成部分,为 越来越多的城市居民提供安全的生存保障。城市小气候环境对人们的生产、生活产生直接影 响,而城市绿地所能提供的增湿降温、遮荫、调节风速和缓解城市热岛效应等效益也越来越受 到关注和重视。因此下垫面的小气候探索和研究是保障城市绿地同城市小气候的前提，对于 指导城市绿地系统规划设计,改善人居环境质量,提高人民的文化

11、素质，增进人民健康水平以 及节能环保等方面都有着十分重要的意义。 1.31.3 呼和浩特市气候概况呼和浩特市气候概况 呼和浩特市属于中温带大陆性季风气候，四季气候变化明显，差异较大，其特点：冬季 漫青山区仅在 2左右，南部达到 6.7。最冷月气温- 12.716.1；最热月平均气温 1722.9。平均年较差为 34.435.0，平均日较差为 l3.513.7。无霜期:北部山区 为 75d，低山丘陵区 110d，南部平原区为 113134d：日照年均 1 600h，冬季长而严寒，夏 季短暂炎热，春秋两季气候变化剧烈。年平均气温由北向南递增，北部大时。年平均降水量 为 335.2534.6mm，其

12、地域分布是西南最少，年雨量仅 350mm；平原区在 400mm 左右；大青 山区在 430500mm；最多是大青山乡一前响村，年均降水达到 534.6mm，其次是井乡,年均降 水量为 489.3mm，最少是在南坪乡、黑城乡、新营镇一带，年均降水量仅为 335.2362.8mm。 2 2研究方案研究方案 2.12.1 实验地概况实验地概况 实验地是呼和浩特市满都海公园。满都海公园位于呼和浩特市赛罕区乌兰察布西路，是 区域性的文化休闲公园,占地面积为 18hm2 ,水面面积 4.6 hm2,绿化面积 10.1 hm2,硬化面积 3.3 hm2。满都海，原本是历史上一位蒙古族女政治家的名字，其名译作

13、汉语便是昌盛的意思。 也许正是沾了这个名字的喜气，始建于 1973 年的满都海公园，历经 32 年不断改建，成为首 府呼和浩特一处颇具魅力的休闲佳境。 满都海公园有树木 2 万余株，有上个世纪 50 年代保留下来的 5000 余株杨柳，现在树干 粗大，枝叶繁茂；有 300 余株油松、松柏、杜松，四季常青；还有 3000 余株丁香、榆叶梅、 红玫瑰、黄剌梅上岸台阶 4 处，打水源井 2 眼，构成一道湖溪相连的双循环水系。公园 有树木 60 余种，木本花卉 50 余种，草本花卉 10 余种。 2.22.2 实验设计实验设计 2.2.12.2.1 实验设计要求实验设计要求 选择具有代表性、典型性、一

14、致性的地点，并选择晴天观测。人不能影响仪器的观测。 2.2.22.2.2 实验设计内容实验设计内容 主要研究内容是满都海公园的气温、相对湿度、平均风速等。 2.2.32.2.3 实验设计方案实验设计方案 研究方法是先选择具有代表性的公园绿地，选择晴天，应用 3500 小型手持气象仪对各个 小气候因子进行定量测定，在中国天气网上查取并记录呼和浩特市当天的实况气象要素，通 过对比分析得出结论。 2.32.3 测定方法测定方法 试验地为满都海公园，选择有代表性、典型性、一致性的点为测点，并选择晴天观测。 观测时间为早上 7:00 时到晚上 20:00 时，每整点进行一次观测，并记录数据。具体方法是在

15、 每个整点将仪器架到离地 1.5m 处，然后进行观测。在观测平均风速时，仪器必须与风速正面 垂直。 2.42.4 分析方法分析方法 通过对呼和浩特市满都海公园各气象要素的实测数据与当天呼和浩特市各实况气象要素 进行绘制曲线图，通过对比分析，然后得出结论。 3 3 结果与分析结果与分析 3.13.1 空气温度空气温度 图 1 空气温度日变化曲线图 由图 1 可以看出：从 7:00 时到 20:00 时不同下垫面的温度变化基本上是同步的。公园与 呼和浩特市的温度都是从 7:00 时到 16:00 时处于上升阶段，16:00 时以后下降，最高气温出 现在 16:00 时，但不同下垫面造成温度的变化速

16、率不一样。因为太阳高度角从 7:00 时到 12:00 时是逐渐增大的，12:00 时以后又逐渐减小，所以气温也是先升高后下降。又由于不同 下垫面的性质不同，导致温度的变化速率不一样。 在 7:00 时到 11:00 时期间，公园内各时刻的气温高于呼和浩特市区各时刻的气温，在 11:00 时到 20:00 时期间，公园内各时刻的气温低于呼和浩特市区各时刻的气温。16:00 时两 地温度都达到了最高值，公园内最高为 27.2，呼和浩特市区最高位为 27.7，且公园内最 高气温比市区低 0.5。由此可看出，公园与市区相比，公园内白天气温较低，同时也可预 测出公园夜间较暖，日变化幅度较小。原因就在于

17、公园内有较高密度的绿色植被，在白天它 能够有效的阻挡太阳辐射，使植被下的地面接收的光照较少，吸收的热量也就较少。公园内 的绿色植被和湖泊的热容量都很大，与市区平均下垫面情况比较，在吸收同等热量的情况下， 温度上升的幅度较小。另外二氧化碳是一种温室气体，它能够吸收太阳辐射中的长波辐射， 而长波辐射有显著的增温作用，由于公园内较高密度的绿色植被在光合作用时要吸收二氧化 碳，使得公园内的二氧化碳浓度要低于整体市区的平均值，因而公园内的大气吸收的热量也 低于市区整体水平。又公园内的植被要将吸收的一部分太阳辐射利用在光合作用过程中，这 样也可有效的缓解太阳辐射后的升温。再则湖泊水的蒸发和植被在蒸腾作用过

18、程中要消耗大 量的热量。在 7:00 时到 11:00 时期间，公园内各时刻的气温高于呼和浩特市区各时刻的气温。 因为在夜间，公园内的地被植物可阻挡林内长波辐射向外的热失散，即公园内的地面有效辐 射相对较小，因而在夜间地面单位面积上储存的热量公园要比市区的高。又 7:00 时到 11:00 时期间，地面所储存的热量仍以夜间储存的热量为主，所以在此时段公园内的气温要比市区 的高。 3.23.2 相对湿度相对湿度 图 2 相对湿度日变化曲线图 由图 2 可以看出：满都海公园和呼和浩特市区相对湿度日变化曲线都表现为先降低后升 高，一天之中有一最大值和一最小值，其基本与气温的日变化恰好相反，最大值都出

19、现在早 晨 7:00 时，满都海公园为 40.2%，呼和浩特市区为 36%；满都海公园最小值出现在 16:00 时， 为 14.9%，呼和浩特市区最小值出现在 17:00 时，为 13%。原因是相对湿度就等于蒸发进入空 气中的水汽量与饱和水汽压的比值，当气温升高时，蒸发进入空气中的水汽量和饱和水汽压 都在增大，但此时饱和水汽压比蒸发进入空气中的水汽量增大的幅度大，所以相对湿度随着 气温的逐渐升高而降低，而气温下降时，蒸发进入空气中的水汽量和饱和水汽压都在降低， 但此时饱和水汽压比蒸发进入空气中的水汽量下降的幅度大，所以相对湿度随着气温的逐渐 降低而升高，因此相对湿度的日变化与气温的正好相反，表

20、现为先降低后升高。 由图 2 还可看出：满都海公园相对湿度值整体要大于市区值，公园比市区相对湿度最高 值高 4.2%，最低值高 1.9%。这是由于植被有涵养水源的作用，因而植被自身含有大量的水分， 而公园里的植被密度较市区整体水平高，且公园内有小型湖泊，所以公园地表单位面积上的 含水量就比市区高，因而公园地单位面积的蒸发量就大，又公园内气温相对较低，所以它的 相对湿度较高。 3.33.3 平均风速平均风速 图 3 平均风速日变化曲线图 从图 3 可看出：公园内的平均风速日变化曲线比较平缓，即日变化幅度较小，而市区的 平均风速日变化曲线比较陡，变化率大，当风速不大时，两者的差距不大。公园的平均风

21、速 日变化曲线位于市区平均风速日变化曲线之下，表明公园内的平均风速低于市区的平均风速。 公园内的平均风速最大值在 17:00 时为 1.0m/s，而市区平均风速最大值在 14:00 时为 6.2m/s，差值为 5.2m/s。由于在一个区域内，致使空气流动形成气流，即风，是由于气压差 造成的，而影响气压差很重要的一个因素就是温差。由于公园的下垫面构成与市区不同，公 园内不同地点的热容量相差较小，而市区不同地点下垫面的热容量相差较大，又公园内下垫 面的平均热容量比市区的大，因而同一时刻公园内不同地点的温差较市区的小，气压差就较 小，空气流动就较弱，即风速也就较低。再则就是公园内高大的乔冠木对空气流

22、动有很强的 摩擦和阻挡作用。所以公园内的平均风速低于市区的平均风速，且公园内的平均风速相比市 区日变化幅度小。 3.43.4 人体舒适度人体舒适度 人体舒适度是以人类机体与近地大气之间的热交换原理为基础，从气象角度评价人类在 不同气候条件下舒适感的一项生物气象指标。人体感觉是人的各种感官对外界环境的综合反 映，人体对外界气候环境感觉是否舒适，不能用单一的某个气象要素来判断，而是采用能综 合反映气象要素的指标-舒适度来表示。不同生境中人体的舒适度，可通过有效温度 et=ta-0.4(ta-10)(1-rh)计算。式中 et：有效温度（） ，ta：气温（） ，rh：相对湿度（%） 。 et24人体

23、感觉舒适，et24感觉闷热，et30感觉极不舒适而无法忍受。据有效温 度的公式可知，有效温度的大小主要取决于空气温度以及空气相对湿度。 表 1 满都海公园与市区 8:0020:00 时不同时段有效温度 时间8:0010:0012:0014:0016:0018:0020:00 公园17.118.519.620.721.320.919.8 呼市16.018.119.721.221.620.819.6 据表 1 可知，在公园与呼和浩特市区从 8:0020:00 时人体感觉都很舒适。但在 12:0016:00 时气温高的时候，公园内比市区更舒适。所以公园内的绿色植被在改善小气候， 净化空气，增进人体舒

24、适感等方面均有显著效应。 4 4 结论与讨论结论与讨论 4.14.1 结论结论 公园与市区的下垫面有很大的差别，公园的下垫面有种类和数量丰富的植被，且有小型 湖泊，由于下垫面性质不同，导致其接受太阳辐射热、热传导及蒸发量不同，因此在城市公 园中就会形成小范围特有的气候状况。具体有以下结论： (1)公园由于植被遮挡的缘故，使得空气温度在白天比市区的要低一些，同时预测在夜间相 对高一些，且气温的日变化幅度较小。 (2)公园由于有大量的绿色植被和小型湖泊，所以蒸发量大，且气温低，因此公园内相对湿 度大。 (3)公园内的大量绿色植被对气流有摩擦和阻挡作用，所以公园内平均风速低，且平均风速 的日变化幅度

25、较小。 (4)在气温高的时候公园的人体的舒适度要比市区的高，由于公园内的绿色植被在夏季有遮 荫、降温、增湿等效应，所以能够提高人体的舒适度。 4.24.2 讨论讨论 (1)由于实验仪器和人为操作都存在一定误差，使得实验数据不能准确反映满都海公园小气 候要素。 (2)由于仪器和实验人员缺乏，没能测多组数据以及取其平均值，所以所测数据不够精确。 (3)实验时段是从 7:00 时到 20:00 时，未进行 24 小时观测，因此得出的结论不太全面。 (4)由于本人学识水平有限，因而对数据的分析不够透彻，得出的结论不太全面以及论述的 语言不够准确等。 基于以上，本论文难免存在许多不足之处，希望老师和读者提出宝贵的意见和建议，以 便完善本文，提高本人的学识。 5 5 建议建议 城市公园小气候环境对人们的生产、生活产生直接影响，而公园绿地能起到增湿降温、 遮荫、调节风速和缓解城市热岛效应等效益，从而可提高人体的舒适度，而更重要的是城市 公园是城市生态系统中重要的组成部分。为了使城市公园能够很好地发挥它应有的作用，本 人建议在公园内合理搭配绿色植被的种类，大量的进行绿化，从而来提高城市公园内的小气 候效应。 参 考 文 献 1刘梦飞,北京市绿地覆盖率与大气质量的关系j,见：陈自新主编.园林科研.北京市园林科学研究所, 1989, 158162 2黄海,城市绿地小气候环境效应和绿