城市规划指标和气候指标关系研究 -...

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北京园林 27 总第 95 201111 背景介绍 城市规划是关于环境规划 和管理的学科如果规划的中 心目的是为人或人们创造一个 满足其需要的环境那么就必 须首先考虑气候 [1] 关于气候在 城市规划实践中的重要性的研 究已有几十年的历史 [2][3][4] 中国气候知识在城市规划和 设计中的应用可以追溯到 3500 年前,“ 风水在居住区或 建筑单体选址规划设计和管 理中发挥着关键作用。“ 风水的基本理念之一就 是选择或营造一个具有良好微气候的场地利用 自然元素如山体河流和森林和人造元素如道 绿地和建筑系统布局使居民生活受益 [5] 城市化使所在区域的地表和大气特征发生了 显著的变化 [6] 产生了具有城市特征的能量流 1)。大气和人类栖居地之间的相互作用导致了城市 和郊区 [7] 甚至城市内部区域 [6][7][8] 之间微气候的差 可以说城市气候具有一定的人为性即它是城 市发展的一种反应在城市气候和城市规划领域些现象早已被发现提姆 · 欧克Tim Oke指出了决 定城市气候的 4 个重要因素 包括 城市结构 [4] [12] 建筑的体量和建筑间隙大小 街道的宽度和间 ), 城市覆盖状况 [67] 建筑铺装植被裸露土壤 和水体的比例), 城市材质建筑材料和自然材料和城市代谢由人类活动产生的热水和污染)。 4 种控制因素很大程度上决定了城市的气候环境同时它们都与城市的规划和设计有关1 要: 本研究以北京市南北中轴线上的 11 个样 地为例,通过模拟他们的城市热岛效应,来探索城市 规划指标和气候指标,如日最高和最低气温之间的关 结果表明城市规划指标可以较好的解释样地之间 的城市气候差异例如,绿化覆盖率和容积率可以解 94.47- 98.57%的日最高温度;绿化覆盖率和建筑 高度能够解释 98.94- 99.12%的日最低温度绿化覆 盖率很可能是最重要的影响城市热环境的城市规划 指标而且绿地的降温效果随日平均温度的升高而增 本研究的思路和结论可以供决策制定者和规划师 在规划的初期阶段参考和应用,通过优化城市的生态 机能,保证城市拥有舒适的气候环境,并适应将来的 气候变化关键词: 城市规划指标;城市气候;绿化覆盖率;气温 作者简介赵彩君/1979 年生//山东人/城市建设研究院傅国斌/1966 年生//山西人/中国科学院地理科学与资源 研究所研究员2010 年入选中科院百人计划”。 城市规划指标和气候指标关系研究 —— 以北京为例 赵彩君 傅国斌 建设部城市建设研究院 北京 100029中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101城市生态 21

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北京园林 / 第 27 卷,总第 95 期 / 2011(1)

1 背景介绍

城市规划是关于环境规划

和管理的学科。 如果规划的中

心目的是为人或人们创造一个

满足其需要的环境, 那么就必

须首先考虑气候[1]。关于气候在

城市规划实践中的重要性的研

究已有几十年的历史 [2][3][4]。 在

中国, 气候知识在城市规划和

设 计 中 的 应 用 可 以 追 溯 到

3500 年前,“风水”在居住区或

建筑单体选址、规划、设计和管

理中发挥着关键作用。 “风水”的基本理念之一就

是选择或营造一个具有良好微气候的场地, 利用

自然元素(如山体、河流和森林)和人造元素(如道

路、绿地和建筑系统布局)使居民生活受益[5]。城市化使所在区域的地表和大气特征发生了

显著的变化 [6],产生了具有城市特征的能量流(图

1)。大气和人类栖居地之间的相互作用导致了城市

和郊区 [7],甚至城市内部区域 [6][7][8]之间微气候的差

异。 可以说城市气候具有一定的人为性,即它是城

市发展的一种反应。 在城市气候和城市规划领域,这

些现象早已被发现。提姆·欧克(Tim Oke)指出了决

定城市气候的 4 个重要因素,包括:城市结构 [4] [12]

(建筑的体量和建筑间隙大小, 街道的宽度和间

隔),城市覆盖状况 [6,7](建筑、铺装、植被、裸露土壤

和水体的比例),城市材质(建筑材料和自然材料)和城市代谢(由人类活动产生的热、水和污染)。 这

4 种控制因素很大程度上决定了城市的气候环境,同时,它们都与城市的规划和设计有关。

图 1

荩摘 要:本研究以北京市南北中轴线上的 11 个样

地为例,通过模拟他们的城市热岛效应,来探索城市

规划指标和气候指标,如日最高和最低气温之间的关

系。结果表明城市规划指标可以较好的解释样地之间

的城市气候差异。例如,绿化覆盖率和容积率可以解

释 94.47- 98.57%的日最高温度;绿化覆盖率和建筑

高度能够解释 98.94- 99.12%的日最低温度。绿化覆

盖率很可能是最重要的影响城市热环境的城市规划

指标。而且绿地的降温效果随日平均温度的升高而增

加。本研究的思路和结论可以供决策制定者和规划师

在规划的初期阶段参考和应用,通过优化城市的生态

机能,保证城市拥有舒适的气候环境,并适应将来的

气候变化。

荩关键词:城市规划指标;城市气候;绿化覆盖率;气温

作者简介:赵彩君/1979 年生/女/山东人/城市建设研究院。

傅国斌/1966 年生/男/山西人/中国科学院地理科学与资源

研究所研究员,2010 年入选中科院“百人计划”。

城市规划指标和气候指标关系研究———以北京为例

赵彩君 傅国斌

(建设部城市建设研究院 北京 100029;中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101)

城市生态

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城市规划、城市形态、城市气候和全球气候之

间存在相互作用和影响(图 2)。 全球和城市气候对

城市形态、居民的健康、舒适度、社会生活和能源消

耗产生影响,因为太阳辐射、气温和风是影响居住

环境功能和心理组成部分的重要因素 [3]。 因此,全

球气候的变迁,如全球变暖,无疑会给城市带来巨

大的挑战。

反过来, 城市规划不仅决定了城市的形态,而

且对人们的生活方式和城市气候产生影响。有效的

城市规划对于城市的形象、效率和气候环境都是至

关重要的。 而且,城市气候的累积效应还能够影响

全球气候,例如,城市热岛现象已经导致了地方、地

区、国家和全球尺度气候的变化。城市气候是一个关键的因素,它不仅对区域和

全球的气候产生影响, 还会影响到城市的宜居性。然而,城市气候可以通过城市规划手段得到调整和

改善,以满足居民的需求[9,10]。 因此,如何将城市气

候知识融入到城市规划过程中就变得非常重要。不幸的是,尽管大多数参与城市规划的人员都

了解城市微气候的相关知识,并知道策略性的城市

规划可以影响城市气候,然而,目前气候知识在城

市规划实践过程中仍得不到重视[11]。 主要原因包括

缺少方便的技术和文献,缺少对城市气候知识的自

信[20]。 在实践中,规划师们极少有时间或具备一定

的技能将复杂的科学概念转化到规划中,相反,他

们寄希望于使用一些简便的技术,如相对简单的指

导方针和图面分析[12]。本研究的目的是以北京为例,探索在中国普遍

使用的城市规划指标与城市气候指标之间的关系。城市规划指标往往在规划初期确立,并作为整个规

划和设计过程的依据。本研究使用的城市规划指标

包括 容 积 率(Far)、建 筑 密 度(Bd)、建 筑 控 高(Bh)和绿化覆盖率 (Gcr)。 城市气候指标包括日最高

(Tmax)和最低温度(Tmin)。 研究的步骤是首先对

样地的土地覆盖进行统计,计算出它们的城市规划

指标值;然后,利用能量交换模型模拟出各样地的

城市气候指标值;最后,利用回归分析确定这两类

指标之间的相关性。本研究的结果能够为城市规划

师提供参考,使他们了解城市规划指标与地方和城

市气温的关系。 除此之外,该研究还有助于帮助城

市寻找适应气候变化的方法。当代城市如何适应气

候变化已成为全球气候变暖研究的重要课题之一。

2 方法和数据

2.1 案例研究区域

北京(39.8°N,116.5°E),占地面积 16,410km2,拥有 1700 万人口(北京市统计局 2006 年的统计数

据)。北京属于半湿润大陆性季风气候,夏季高温多

雨,冬季寒冷干燥(图 3)。 近几十年来,北京大规模

的城市化对城市热环境产生了巨大的影响[13]。 2004年,“宜居城市”首次成为北京市总体规划(2004-2020)提出的北京市四大发展目标之一。

本文以北京中心城为研究对象, 原因包括:1)它是北京市的核心区域,汇集了北京政治、文化和

经济活动的精髓;2)到 2020 年,北京 47.2%的人口

(约 850 万)将会居住在中心城,尽管它的面积只是

北京市总面积的 6.6%(1085km2);3)中心城由 4 个

特色鲜明的区组成,旧城区、中心地区、边缘集团和

绿化隔离带地区;4)中心城属于平原地,海拔高度

图 2

图 3

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在 20-60m 之间,因此由海拔引起的温度差异可以

忽略不计。中心城包括四个区:旧城,指的是明清时期北

京护城河及其遗址以内(含护城河及其遗址)的城

市区域, 是体现北京市历史文化特色的重要区域,北京市总体规划中要求对其进行整体保护;中心地

区和边缘集团,与旧城截然相反,它们以高层建筑

为主,集中了许多北京市的核心职能,并容纳中心

城区 82%的人口; 最后是绿化隔离地区, 顾名思

义,它是城市外围的生态隔离带,主要目的是保护

北京市的生态环境,并阻止城市的进一步蔓延。

2.2 城市气候研究尺度的确定和样地选择

在城市气候研究中,尺度的确定是决定试验准

确性的关键的第一步,因为不同尺度的气候研究将

会涉及不同影响因素,采用不同的研究模型和方法[11]。 本研究的尺度为中尺度。 研究样地大小定为

500m 半径的圆形。 目前已有的许多类似的研究往

往以某种土地利用类型为研究对象 [6,7,8],而本研究

在样地选择上则不受用地边界的限制,而是把城市

地看做一个连贯体。原因是在中尺度上由于平流作

用, 不同用地类型的微气候可能会产生相互影响,如研究发现公园的冷岛效应能够辐射其周边数百

米的范围。本研究将会沿北京市南北中轴线选择具有代

表性的 11 个样地作为研究对象(图 4)。 南北中轴

线是北京市城市结构的重要特征,北京发展的时空

轴线,汇集了许多重要的城市节点和场所。 位于旧

城的长 7.8km 的实体轴线可能是目前世界上最长,历史最悠久的城市轴线。 1990 年亚运会和 2008 年

奥运会的召开,使这条轴线继续向北延伸,穿过旧

城区、中心地区,直到绿化隔离地区。

11 个样地中有 4 个位于旧城区, 自南向北依

次为前门、天安门广场、景山和鼓楼。前门样地位于

前门和广安大街之间,属于典型的四合院和胡同格

局,密度较高,且缺乏集中绿地;天安门样地是以天

安门广场为中心,该样地的选择旨在研究广场型样

地的气候特征。 从体量上讲,天安门广场可能是世

界上最大的城市广场;景山样地是以历史悠久的皇

家园林———景山公园为中心,它是旧城区重要的城

市公园之一,选择景山的目的是研究旧城区园林绿

地调节气候的功能;最后一个是鼓楼样地,它是旧

城内南北中轴线的北端点。该样地依然保持着四合

院的格局并靠近前三海。中心地区选择了 5 个样地,自南至北依次为洋

桥、安华桥、北土城公园、奥林匹克公园和亚运村。洋桥和安华桥分别位于南三环和北三环。选择这两

个点的原因是研究北京的环线(城市主干道)对周

边气候的影响;继续往北,北土城公园也被选为研

究对象,目的是探索城市线性公园对周边气候的影

响;奥林匹克公园样地指的是包括国家体育场(“鸟

巢”)和国家游泳馆(“水立方”)在内的广场空间。它

和天安门广场一样,都是北京市地标性的大型城市

广场;亚运村样地是以亚运会为契机发展起来的超

高层建筑群,社区中心拥有较大的集中绿地。 选择

该样地的目的是研究超高层建筑和集中绿地模式

的气候状况。另外还有两个位于绿地隔离地区的样地:一个

是目前中轴线北延长线的北端点,北京市“通向自

然的轴线”———奥林匹克森林公园; 另一个是位于

九台路附近的一个低密度社区。 社区以水面为中

心,社区周边是平房和农田。

2.3 数据

本研究用到两套数据:1) 土地覆盖数据, 数据来源是 Google Earth

(2003 年 10 月 24 日)地图,由于当时奥林匹克公

园和森林公园正在修建中,所以这两个地方采用的

是建成后 2008 年的 Google Earth 地图;2)北 京 气 象 站(编 号 54511)1999-2008 年 的

气候日数据。 该数据库包括日平均、日最高和日最

低温度。研究发现气候变化将会使北京的夏天更加

炎热 [23],而且城市和乡村,还有城市内部地面温度

的差值往往在夏季达到最高值 [6],所以该研究将以

夏季为研究对象(6、7 和 8 月)。 日平均温度是模型

的参考温度。为了检测不同样地在各种日平均温度图 4

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图 5

表 1 参考温度列表

99th 95th 90th 中值 平均值 10th 5th 1st

日平均温度(℃) 32.10 30.40 29.50 26.25 26.13 22.80 21.60 19.10

状态下产生的日最高温度的差异, 本研究从 10 年

(1999-2008)的夏季日平均温度中选择了 8 个值,作为模型的参考温度。 它们分别是 99 百分位值

(100 天内有 1 天的温度高于或者等于这个值,即

每年夏天日最高温度的第 2 高值), 另外还有 95、

90、10、5 和 1 百分位值,中间值 和 平 均 值(表 1)。2.4 能量交换模型

本研究采用的能量交换模型(Energy ExchangeModel)是由左志平(Tso Chih Ping 音译)等人改进

的,以城市热环境能量平衡为基础的模型。 它利用

参考温度(日平均温度)和城市形态指标(如蒸发率

和建筑物的质量)为两组主要的变量,模拟样地平

均气温的日最高和最低值。 总体来说,样地平均气

温与土地覆盖类型有着直接的关系。日最高温度随

着蒸发率和建筑物(包括硬质铺装)质量的增加而

减少,因为在白天,植被蒸腾作用会消耗一部分地

面的热量, 建筑在白天也会吸收和储存一部分热

量;相反,日最低温度则会随着建筑物质量的增加

而升高,原因是白天储存在建筑物和铺装中的热量

在夜晚缓慢释放,这也是导致城市温度高于郊区的

重要原因之一。日最高气温和最低气温是衡量一个城市区域

热环境舒适度和热岛效应强度的重要指标。日最高

气温是衡量“高温天气”和“热浪”强度的重要标准。预测发现,随着气候的变化北京很可能会出现强度

更高和时间更长的热浪 [14,15],那么如何通过规划和

设计手法降低日最高温度将成为北京适应气候变

化的重要任务之一。而日最低温度则是衡量城市热

岛效应的重要标准。

2.5 土地覆盖分类

本研究采用的土地覆盖分类为 9 种: 建筑、铺

装、乔木、灌木、整形草坪、野生草地、农田、水体和

裸露土壤[7][8]。 乔木在土地覆盖统计中有两种方法,一种是包含树冠,即统计乔木的投影面积,另一种

则是不包含树冠[16]。 本研究采用的是包含树冠层的

方法,原因是树冠在调节气候,包括遮荫和降温、增

湿方面发挥重要的作用 [14,17]。 另外,在建筑覆盖统

计中, 各样地的建筑将根据层数细分为 3 个小类:1-3 层,4-9 层和 10-30 层(含 30 层以上)。 这是因

为各样地建筑高度差别比较大,为了减少研究的误

差,同时也为了使统计结果反映出不同分区建筑的

高度特征,所以将建筑种类进一步细分。本文采用的统计土地覆盖的方法是网格式统

计法[9]。 与随机点式[8,26]的方法相比,网格式误差更

小,而且该方法产生的统计图能够为土地覆盖类型

空间布局的研究提供基础。网格式的统计方法是将

一张(方格大小为 20mx20m 的)网格图叠加到每个

样地的地图上,然后将每个方格中心点的土地覆盖

类型记录下来,代表这个方格的土地覆盖类型。 这

样, 每个面积约 78.5hm2 的样地可以采集到 1957个土壤覆盖数据。这些数据被用来进行下一步的土

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地覆盖类型分析(图 5)。2.6 主要城市规划指标

城市规划指标是规划师和决策者控制城市形

态和城市开发强度的基本依据。本研究中用到的主

要城市指标包括:容积率、建筑密度、建筑控高和绿

化覆盖率(代替绿地率)。绿地率是重要的城市规划

指标, 指的是各类绿地面积和用地总面积的比值。

绿化覆盖率指的是植物的垂直投影面积占城市总

用地面积的比值, 是衡量城市绿化水平的重要指

标。 本研究用绿化覆盖率代替绿地率的原因是:首

先,在城市气候研究中,使用绿化覆盖率比绿地率

要更加合适,因为绿化覆盖率可以更准确的反映城

市下垫面的发射率, 还有改善城市气候的重要元

素———树冠的状况;另一方面,城市的绿地率是很

难有较高提升的,尤其在城市区域。 那么如果想要

通过增加绿化的方式改善城区的微气候就必须考

虑增加绿化覆盖率和绿量。

3 结果和分析

3.1 地面温度模型结果

1999-2008 年夏季日平均温度的 8 个数值被

用于模型的运算,以模拟日最高和最低温度,还有

日最高温度产生的时间。因为中值和平均值产生的

结果非常接近,所以本研究将在结果分析中只采用

中值。

结果发现,在不同的参考温度下,11 个样地的

日最高温度沿北京的南北中轴线呈波浪式起伏,并

且与日平均温度呈正比。这表明日平均温度对地面

图 6

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覆盖和温度之间关系的影响非常小(图 6,7)。11 个样地中日最高温度最高的是前门, 其次

是天安门广场和鼓楼,它们都位于旧城区。 随后第

4 - 8 位则都属于中心地区, 从高到低依次为奥林

匹克公园、安华桥、亚运村、洋桥和元土城公园。 旧

城区景山公园样地的温度列第 9 位,不仅低于旧城

区其他样地,也低于中心地区的所有样地。 位于绿

地隔离地区的两个样地温度最低。 从空间分布来

看,旧城区显然是北京的热岛中心。不出意外,包含

公园的 3 个样地都比同区域其他样地的温度低,这

表明了公园和绿地在降低城市区域温度方面的贡

献。

日最高温度的距平(日最高温度与参考温度,

即日平均温度的差值)与日平均温度呈反比。 也就

是说,当日平均温度升高时,绿地的降温效果也会

随之上升。 例如,当日平均温度为 32.1℃(99th)时,

模拟日最高温度最高的样地———前门和最低的样

地———奥林匹克森林公园日最高温度的差值可以

达到 18.54℃。当时,奥林匹克森林公园的温度只有

25.60℃,比日平均温度低 6.5℃。这表明了植物通过

蒸腾作用调节空气温度的能力。 而且,绿地的降温

效果往往随着日平均温度的升高而增加。在全球变

暖的大背景下,城市区域的温度已经,并将继续升

高,因而,充分发挥绿地的降温效果理应成为保持

城市气候舒适性的重要手法之一。

3.2 土地覆盖和主要城市规划指标

从土地覆盖的统计结果可以得出 11 个样地的

城市规划指标,包括绿化覆盖率、容积率、建筑密度

和建筑高度(图 7)。 旧城区样地绿化覆盖率的平均

值是 0.29,中心地区为 0.36,而绿化隔离地区则高

达 0.72。 就单个样地而言,绿化隔离地区的两个样

地值最高,其次是包含公园的两个样地,景山公园

和元土城公园样地。 因而,接近或者包括绿地的样

地往往拥有较高的绿化覆盖率。 不出意外,绿化覆

盖率最低的前门样地,拥有最高的建筑密度。

就容积率来说,中心地区各样地的平均值最高

(1.87),绿 化 隔 离 地 区 最 低(0.23),旧 城 区 则 居 中

(1.04)。 容积率最高的 4 个样地均位于中心地区,

分别是安华桥、亚运村、奥林匹克公园和洋桥。旧城

区、 中心地区和绿化隔离地区,3 个分区各样地建

图 7

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图 8

筑密度的平均值分别为 0.45、0.21 和 0.10。 建筑密

度最高的 4 个样地均位于旧城区,从高到低依次为

前门、鼓楼、景山公园和天安门广场样地。

在本研究的土地覆盖分类系统中,建筑依据其

层数被细分为 3 个小类。 结果发现,旧城区 94%,

绿化隔离地区 97%的建筑属于 1-3 层。 旧城区、中

心地区和绿化隔离地区各样地建筑层高的平均值

分别为 2、9 和 2 层。北京市沿南北中轴线的城市天

际线呈“凹”字形。

3.3 与 30 年(1961-1990)的气候基准值相

比较

温度偏高指的是当日温度 高 于 30 年 基 准 温

度。本研究将中国气象科学数据共享服务网提供的

气候标准值月值数据集(1961-1990 年)作为基准

温度。 因此,北京夏季基准日平均和日最高温度分

别是 24.9℃和 30.2℃。

对比研究发现,前门和天安门广场 2 个样地夏

季几乎每天都是温度偏高,因为它们的模拟日最高

温度总是高于 30.2℃(图 8)。 相反,绿化覆盖率超

过 60%的奥林匹克森林公园和九台路样地则基本

不会出现温度偏高的现象。 绿化覆盖率在 50%左

右的景山公园和元土城公园样地, 夏季 99%的天

数低于基准值,也就是说,每年至多只有 1 天温度

偏高。 其余 5 个绿化覆盖率在 30%左右的样地几

乎一半的天数会出现温度偏高现象。如果将基准日平均温度 24.9℃作为参考温度

输入模型, 它代表北京夏季太阳辐射的平均状况。

运 算 结 果 发 现 ,4 个 样 地 的 日 最 高 温 度 超 过

30.2℃,分别是:前门、天安门广场、鼓楼和奥林匹

克公园。

3.4 城市规划指标与城市气候指标之间的

关系

本文采用逐步回归分析的方法探索城市规划

指标(Gcr,Far,Bd,Bh)和城市气候指标(Tmax, Tmin)。

对于 Tmax 和 Tmin 来说, 它们与日平均温度的距平值

被用于回归分析,而不是他们的确切值。

Tmax 的逐步回归分析发现,Gcr 可以解释不同

样地温度差异的 84.16-84.96%。Gcr 的对数可以使

决定系数(R2)升至 92.58 - 97.73%。Far 是预测 Tmax

逐步回归分析选择的第 2 个变量, 而 Bd 和 Bh 则

被淘汰。 当 Far 包括进来后, 调整后的决定系数

(adjusted R2)将会增至 91.88-96.74%,用 Gcr 的对

数 代 替 Gcr,调 整 后 的 决 定 系 数 将 继 续 增 加 至

94.47-98.57%。 Far 对日最高温度的重要性可以在

鼓楼和奥林匹克公园样地体现出来。鼓楼的 Gcr 比

奥林匹克公园高 0.02,然而,在所有参考温度的模

拟结果中,鼓楼的 Tmax 总是高于奥林匹克公园,主要

原因是 2 个样地 Far 的差别。 奥林匹克样地为 2.0,而鼓楼样地则仅为 1.3。 Far 代表的是总的建筑面

积,它与单位面积建筑质量有直接的关系。 因为建

筑在白天蓄积热量,所以奥林匹克公园由于白天蓄

积了更多的热量,所以日最高温度低于鼓楼样地。

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Tref=32.1℃ R2=98.57 (2)对 于 日 最 低 温 度 来 讲,Gcr 仍

是重要的预测变量。 然而,Bh 则被

选为第 2 个预测变量,而不是 Far。与日最高温度相似,Gcr 的对数可

以 将 决 定 系 数 的 值 从 81.28 -85.63%提升至 95.49-99.12%。当参

考温度较低时,Bh 的加入可以进一

步提高决定系数。 与日最高温度相

似,日最低温度也可以根据不同的

参考温度,通过带入城市规划指标

而推算出来(公式 3、4):Tmax=-3.65Ln(Gcr)+0.052Bh+12.57Tref=24.9℃ R2=99.21 (3)Tmax=-4.30Ln(Gcr)+16.86Tref=32.1℃ R2=99.12 (4)图 11 是模型日最高和最低温度对不同城市规

划指标的敏感性分析, 参考温度为 99th 32.1℃和

24.9℃。 敏感性分析的结果是由公式 1-4 计算出来

的。 当 Gcr 小于 0.29 时,Tmax 对 Gcr 的敏感性会升

高(图 10)。 这就意味着在绿地越少的地方它的数

量的变化就变得越发重要,因为 Gcr 即使发生较小

的变化(增加或者减少)也会导致 Tmax 发生较大的

变化。 但是这个临界点在 Tmin 的敏感性曲线中并不

是这么明显。

4 结论

本研究旨在探索城市规划指标与城市气候指

标的关系。 研究发现,绿化覆盖率是影响城市热环

境 的 重 要 指 标 :1) 绿 化 覆 盖 率 本 身 能 够 解 释

97.73% 和 99.12% 的 Tmax 和 Tmax。 缺绿的地方往往

也就是温度最高的地方;2)绿化的降温效果随着日

平均温度的升高而增加。绿地在帮助城市应对全球

变暖方面具有巨大的潜力;3) 当绿化覆盖率低于

0.29 时,Tmax 对它的敏感性较高。 换句话说,如果增

加等量的绿化, 绿化覆盖率小于 0.29 的样地日最

高温度降低的幅度很可能会高于绿化覆盖率高于

总体来说,利用 Gcr 的对数和 Far 可以得到较

高的决定系数,然而,研究也发现当日平均温度低

于 20℃时,Gcr 和 Far 的组合能够更加准确的描述

日最高温度(图 9)。 这说明参考温度决定了预测变

量的选择。对于基准日平均温度(24.9℃)和 99th 实

测的日平均温度(32.1℃)来说,日最高温度可以由

Gcr 对数和 Far计算出来(公式1、2):Tmax=7.87Ln(Gcr)-007Far+22.173Tref=24.9℃ R2=96.93 (1)Tmax=-8.96Ln(Gcr)-0.73Far+24.699

图 10

图 9

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北京园林 / 第 27 卷,总第 95 期 / 2011(1)

0.29 的样地。 就本研究来说,作为北京中心城的热

岛中心———旧城区,如果能够巧妙的增加其绿化覆

盖率将会显著改善其目前的热环境状况。

另外,本研究采用的方法在 2 个方向还有待进

一步改善。 首先,在模型中引入绿量。 本文采用的

模型并没有区分树木、灌木和草坪。 然而,在现实

中,树木和草坪的降温效果存在巨大差异。 引入绿

量后,模型将能够更加准确的模拟出各种植被类型

的降温效果,并为绿地规划提供植被类型的适当比

例,以取得最佳的降温效果。

其次,除了绿化的量之外,绿化覆盖的空间分

布也应成为重要的研究对象。本文以绿化覆盖率为

代表,研究了绿化覆盖的量。然而,绿化的水平和垂

直空间结构在优化绿地生态效应中的重要作用虽

然没有在本研究中提及,但是,它们应成为城市规

划过程中的重要考虑因素。 就水平结构来说,绿地

的可达性、 连贯性和均衡性是保证城市居民宜居

性,帮助城市适应气候变化的重要因素;就垂直结

构来说,树冠可以提供荫凉、增加空气湿度,改善微

环境,为居民提供舒适的户外活动空间。

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