夏季公園小氣候與人體舒適度關系實測研究
——以錢王陵公園為例

李克克，張曉璇，蔣文偉

(浙江農林大學 風景園林與建筑學院 ， 浙江 臨安 311300)

1 引言

隨著城市化進程的不斷加快，城市的熱島效應、空氣污染等一系列問題日益突出，在一定程度上阻礙了城市的發展。英國氣候學家路克·霍華德最先提出了熱島效應的概念，使得環境問題成為了研究熱點，熱島效應對環境的影響也日趨嚴重[2]。近年來，夏季的極端高溫持續時間增加，嚴重影響了市民的日常生活、工作效率及身體健康，對城市和社會的發展也造成了十分不利的影響[3]。城市綠地具有防洪減災、降溫增濕固碳釋氧等生態功能，能夠有效緩解城市的熱島效應[2]。植物景觀是城市公園的基本景觀和重要組成部分，國內外學者對植物改善小氣候方面的研究也有了一定的進展[8]。夏季植物群落與人體舒適度相關性的研究顯得尤為必要。

近年來，更多的學者意識到城市綠地服務的主體是人，因此在探討綠地對小氣候的改善外，還將人體舒適度作為主要評價標準[8]。吳志豐和陳利頂研究指出人體舒適度是表征人體對外界環境的感知程度[1，4]。本研究采用生理等效溫度(PET)做為評價人體舒適度的指標，以公園植物群落為研究對象，在夏季對氣候因子、葉面積指數進行觀測，研究植物群落的空氣溫度、相對濕度等因子的變化規律，分析植物群落與人體舒適度的相關性，為提高公園綠地建設水平提供參考。

2 研究區概況與數據來源

2.1 研究區概況

杭州市位于浙江省北部、錢塘江下游、京杭大運河南端，屬亞熱帶季風氣候，四季分明、光照充足、空氣濕潤、雨量充沛。年平均氣溫17.8 ℃(極端最高氣溫42.9 ℃，極端最低氣溫-15.0 ℃)，平均相對濕度70.3%，年降雨量1454 mm，年日照時數1765 h[8]。

錢王陵公園(N30°23′，E119°72′)坐落在浙江省杭州市臨安區錦城太廟山，海拔92 m，與功臣山遙遙相對。境內建有錢王祠、州池、凌煙閣等景點。境內植物組成豐富，種類多樣。

2.2 測點分布及樣地劃分

根據群落類型及居民活動的范圍，選擇錢王陵公園4組植物群落測點及一組對照測點，每個測點面積不小于400 m2。鑒于公園北側是山體， 少有搭配較好的植物群落，所以在選擇試驗測點時，主要在居民及游客活動的公園南側布置測點。

2.3 研究方法

2.3.1 小氣候觀測

在2019年8月晴朗少云的天氣下，分別對4個樣地進行氣候因子觀測，測量點據地面高度1.5 m(表1)。利用MS6252B手持高精度溫濕度風速儀，測量每個樣地的空氣溫度、相對濕度及風速。利用寶工(Pro'sKit)MT-4617LED-C照度計測量每個樣地的光照強度。利用LAI-2200C冠層分析儀測量每組植物群落的葉面積指數。每隔2 h采集一次數據，每個測點停留2 min。

2.3.2 人體舒適度研究

生理等效溫度(PET)是由H?ppe基于MEMI模型而提出的人體熱舒適度指標[11]，定義為在某一個室內或戶外環境中，人體皮膚溫度和體內溫度達到典型室內環境同等的熱狀態所對應的氣溫[5]。本研究根據小氣候的測定數據和相關人體數據，通過PayMan1.2得到PET值。其舒適度評價標準(表2)[6，10]建立在各種因子綜合考慮的基礎上，較為全面地考慮了測點區域位置、小氣候物理因子、實測日期與時間和相關人體數據，能夠相對準確地評價戶外空間舒適度[7]。

表1 樣地概況

表2 PET評價標準

3 公園小氣候因子觀測與分析

3.1 空氣溫度

對比各測點日平均溫度(圖1)，得到各測點空氣溫度在整體上變化趨勢基本一致，自7：00起整體呈上升的趨勢，在15：00左右達到峰值。在9：00～17：00之間對照組的空氣溫度值都高于植物群落樣地的實測值。在7：00～9：00之間，各測點空氣溫度處于較低的水平，最小值出現在樣地四，數值為27.7 ℃，這是由于測點四北側靠近山體，周圍植物茂密，少有居民活動，而樣地三(28.2 ℃)和樣地四(27.7 ℃)在公園入口處，位置上更靠近居民建筑及城市街道，且居民活動較多，樣地二在7：00的溫度實測值最高，達到29.5 ℃，這是由于相較于其他樣地，樣地二周邊無建筑物及墻體，不具有遮蔭的環境，且樣地二植物長勢參差不齊，更易受熱環境的影響。在13：00～17：00之間，各測點的溫度都處于較高的水平，對照組溫度在15：00達到最高值39.7 ℃，相比植物群落試驗組在15：00時的平均溫度高2.0 ℃，可以明顯地看到植物群落的降溫作用。

3.2 空氣相對濕度

對比各測點日平均相對濕度(圖2)，得到各測點相對濕度的變化趨勢基本一致，在觀測時間內呈先下降后上升的趨勢，在15：00左右達到最低點。在9：00～17：00之間對照組的相對濕度值都低于植物群落測點。在7：00～9：00之間，各測點相對濕度處于較高的水平，最高值出現在樣地三，數值為85.17%。在15:00左右，對照組的相對濕度值達到最低，數值為38.5%，相比植物群落試驗組在15：00時的平均相對濕度低12.0%，可以明顯地看到植物群落增濕的作用。

3.3 光照強度

對比各測點日平均光照強度(圖3)，可以看到對照組由于沒有植物遮蔭，光照強度值在各時間點都遠大于植物群落試驗組，在早上11點，對照組和植物群落實驗組的光照強度值差最大，數值差值達到81560Lux。在植物群落測點中，7：00～11：00之間，樣地三的光照強度處于較低的狀態，這是由于樣地三的東側是墻體，隨著太陽高度角越來越大，樣地三受到太陽照射的面積也越大，所以樣地三的光照強度在7：00～15：00內呈上升趨勢，7：00的實測值最低，為571Lux，在15：00達到峰值1710Lux。樣地二不同時間點的光照強度值處于較高的水平，最高值為1638Lux。這是因為樣地二周邊沒有墻體，且樣地二中的植物長勢參差不齊。

圖3 日平均光照強度變化

3.4 風速

對比各測點風速變化(圖4)，可以看到對照組由于沒有植物及建筑等的阻擋作用，風速數值明顯高于植物群落試驗組，并在13：00時達到最高值1.2 m/s，此時的風速能夠使人感到舒適。在試驗時間段內的風速值大都小于1m/s，基本感受不到風[9]。在植物群落試驗組中，樣地三在13：00的風速值達到最大值1.08m/s，此時的風速使人感到舒適。在17：00樣地三的風速為最低值0。計算各測點的平均風速可知，樣地二的平均風速最低(0.28 m/s)，對照組的平均風速最高(0.80 m/s)，二者相差0.52 m/s。在4組植物群落觀測中，平均風速值最高的樣地一數值為0.51 m/s，與平均風速值最低的樣地二相差數值為0.23 m/s。

圖4 日平均風速變化

3.5 葉面積指數

測量4組植物群落的平均葉面積指數，得到各測點的LAI值排序為樣地三>樣地一>樣地四>樣地二，最大值為樣地三LAI=2.694，最小值為樣地二LAI=1.860。綜合各個植物群落實驗組的光照強度來看，植物群落葉面積指數越大，光照強度越低，這表明葉面積指數大的植物群落具有更大的遮光效應。分析各個植物群落葉面積指數與溫濕度之間的相關性(表3)，可以看到植物群落葉面積指數與溫度呈顯著負相關，與相對濕度呈顯著正相關。

表3 葉面積與溫濕度相關性分析

4 錢王陵公園人體舒適度分析

4.1 人體舒適度評價結果分析

利用Rayman軟件得到各個測點PET值變化規律(圖5)，可以看到各測點的PET值變化趨勢均為先上升后下降，9：00～17：00之間，對照點的PET值均是大于植物群落測點，可見植物群落對人體舒適度的提升具有一定的作用。除樣地四外，其余測點在15：00PET值達到峰值，最大值為對照點，數值為58.7，舒適度評價為炎熱。各測點最小值出現在7：00，各測點的舒適度評價為微暖，最小值出現在樣地四，數值為23.9。植物群落測點最大值出現在15：00的樣地樣地而，數值為38.2，舒適度評價為熱。

圖5 各測點PET變化

4.2 小氣候因子與人體舒適度相關性分析

利用SPSS軟件對小氣候因子及人體舒適度進行相關性分析，得到表4。從總體來看，PET與空氣溫度呈顯著正相關，與相對濕度呈顯著負相關。從相關系數比較可以發現PET與植物群落測點的空氣溫度具有極顯著相關性(p<0.01)，與對照點的空氣溫度具有顯著相關性(0.01

表4 各測點小氣候因子與舒適度相關性分析

5 結論與討論

本文對錢王陵公園進行了夏季小氣候因子的物理參數測定，初步得出以下結論。公園小氣候在實驗期間的植物群落測點的空氣溫度變化范圍為27.7～37.8 ℃，相對濕度變化范圍為45.5%～86.7%；對照點的空氣溫度及相對濕度最大值和最小值差值較大；對照點的平均風速及平均光照強度較大；群落葉面積指數越高光照強度越低，降溫增濕效果越好。生理等效溫度(PET)與空氣溫度、相對濕度具有較高的相關性，在觀測時間內，空氣溫度較低，相對濕度較高的植物群落具有較好的人體舒適度評價。

本研究探討了植物群落對人體舒適度的影響，明確了植物群落的降溫增濕作用，指出植物群落葉面積指數與空氣溫度、相對濕度的內在變化變化規律，為公園綠地的建設提供參考依據。在今后的研究中，還應包含小氣候條件更加多樣的場地空間[5]，如臨近水體及樹木較少的場地空間等，通過風景園林小氣候優化設計為城市戶外環境提供更多技術支撐。