綠化對居住區微氣候影響研究綜述

陸筱慧

(華南理工大學，廣東廣州 510640)

1 概述

隨著城鎮化進程的加快、人口爆炸，全球的生態環境和可持續發展正經歷了巨大的風險和損失(《氣候變化綠皮書:應對氣候變化報告(2015)》)。急劇加速的城鎮化帶來了熱島效應等城市病，熱島效應是一種由于城市化發展，下墊面性質改變，地面硬質鋪裝增多，城市中人為排放熱無法有效釋放，使得城市溫度顯著高于郊區的現象［1］。熱島效應在增加城市能源消耗的同時還會導致海平面上升［2］，對城市居民的生活帶來各種不利的影響，廣州地處亞熱帶濕熱地區，熱島效應帶來的危害更為顯著，2017年5月7日，3 h的降雨量打破了全省歷史極值［3］。暴雨的突發性變強，高強度降水的時間延長，對人們的生命和財產安全都帶來了不可估量的損失。對此，人們積極尋求方式應對熱環境惡化帶來的危害。綠化作為城市居住區環境重要的設計手段，引發了學者們的研究和探討。

2 國內外研究

2.1 國外研究現狀

國外于20世紀40年代～90年代末，便開始進行綠化對環境的影響研究。Goodridge，Aya Hagishim等人通過現場實測的方式表明，植物的表面太陽輻射溫度低于其他物體表面，綠樹地區有明顯的冷卻作用［4-6］。2001年，日本、英國、澳大利亞等通過調查問卷的方式，進行有無綠化對人體熱舒適的影響研究，研究結果表明，綠化可對2 m高度下居民活動場所內的溫濕度、太陽輻射、地面輻射等都有較明顯的改善作用。日本的河田佑二、下條正貴等人，對不同樹種的太陽輻射削減效果進行了現場實測;研究發現，樹種的光學深度、葉面積指數、太陽入射角等都對太陽輻射量有所影響;此外，作者還對樹冠的光學深度、葉面積指數和消散系數進行了推導研究［7］。

近年來，國外對于綠化對熱環境的研究，主要集中在利用現場實測、數值模擬、模型構建等方式對人體熱舒適、植物葉面積指數、綠色屋頂等幾個方面進行研究。Silvia Coccolo等人［8］通過三維城市能源建模，提出一種動態量化城市不同植物對戶外人體舒適度影響的新方法。R.U.Galagoda等人［9］通過現場實測，針對垂直綠化與墻體之間間隔的大小，對溫度、濕度、CO2等參數進行了測試，研究表明垂直綠化系統在1 100 h～1 500 h時區的外墻表面溫度降低方面非常有效。S.Collins［10］通過測試寒冷地區綠色屋頂對建筑能耗性能的影響，結果表明當被霜滲透時，每層屋頂的熱導率降低;在積雪期間，雪作為絕緣體并降低了綠色屋頂實現的相對節能效益。Iryna Dronova，Sahar Sodoudi等都從植物的空間結構著手，分析其熱力特征以及對熱舒適的影響［11，12］。

綜上研究，國外關于都主要集中在技術層面，更為重視植物與建筑之間的關系，針對植物對熱環境效益進行綠化設計指導的研究還相對較少。

2.2 國內研究現狀

近年來，國內學者開始重視綠化對熱環境的影響作用，并把綠化效能與建筑能耗相結合。2004年，林波榮［13］為研究綠化對室外熱環境、提高人體熱舒適的作用，于深圳某小區進行現場實測，實測結果表明，草坪和樹木對熱環境有不同的影響機理，且草坪對周圍溫濕度影響較小;并通過模擬研究，發現在有無建筑情況下，樹木對熱環境的改善效果都最佳，且不同的樹木配置形式，對熱環境改善效果皆不同。2010年，陳卓倫［14］為研究綠化、熱環境與建筑能耗三者之間的關系，對廣州地區典型住宅組團進行實測加模擬的分析研究，研究結果表明綠化率、綠化種類等都會對熱環境造成影響，并耦合得到綠化與熱環境評價指標的回歸方程。

此外，還有學者從綠化規模、綠化布局、綠化配置等方面進行研究。胡永紅、秦俊等人［15］通過TM地表溫度反演，得到居住區氣溫與綠化覆蓋率存在極顯著現行關系。宋培豪［16］通過對某大學宿舍現場實測，表明成片的綠地降溫作用高于分散綠地，成片綠地更容易形成“城市冷島”。李輝、郭偉等［17，18］均對綠化配置模式進行研究，研究結果表明，“喬木+灌木+草地”的綠化模式降溫效果最佳。晏海、王雪等人［19］通過實測對植物群落進行定向研究，表明樹木的冠層特性(葉面積指數和冠層蓋度)對群落的微氣候因子和不舒適指數具有重要的調節作用。

綜上所述，國內學者通過對綠地的整體性的研究，得到集中式綠地有利于改善夏季的熱環境，夏季降溫效果最好的群落類型為“喬木+灌木+草地”復層結構的群落，且學者們皆發現喬木的降溫效果好于灌木和草本，植物的葉面積指數和覆蓋度是影響氣候因子和人體熱舒適的重要影響因素。研究大多停留在綠化對熱環境的緩解研究，對設計應用等方面論述還相對較少。

3 結論與展望

生活水平的提高，居民對生活質量的更高追求，導致住區的環境也得到前所未有的重視，國家更是為了規范和指導生態小區建設，頒布了《綠色生態住宅小區建設要點與技術導則》。目前，國內外的綠化研究主要植物配置結構、綠化三維量、植物冠層格局與降溫效應的關系、綠化與建筑能耗之間的關系等方面。在研究中發現，居住區綠化偏向集中式為主，“喬木+灌木+草地”多層次的綠化配置模式有利于改善空氣溫度和濕度。構建垂直綠化和屋頂綠化有利于降低建筑能耗，實現建筑的節能效益。

但綠化對熱環境的影響，仍存在需要研究的方向:

1)缺乏客觀的評價指標來衡量綠化配置形式對室外熱環境的影響。

2)“喬灌草”復合綠化體系中各植物定量還有待研究。

3)綠化設計中，技術與設計之前的關系仍比較脫離，缺乏系統性研究，需要構建起基于熱環境前提，切實可行的綠化設計模塊供設計人員直接使用。

綠化是住區環境中不可或缺的設計要素，如何通過合理配置，能對日益惡化住區熱環境有效改善是我們目前在景觀學科上、乃至生態學科上應重點關注的問題。對此，作者研究生期間將進行更深入研究，對上述問題進行分析闡述。