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植物專家:綠化措施可緩解人居熱環(huán)境效應(yīng)

來源:上?;蹢鲌@藝景觀設(shè)計有限公司   時間:2012-01-17   

        近來罕見的高溫,除受氣候影響外,與城市熱環(huán)境效應(yīng)也有相當(dāng)大的關(guān)系。對于城市熱環(huán)境效應(yīng),上海植物園一直在做相關(guān)研究。在本次第227期的“東方科技論壇”大會上,上海植物園科研中心,結(jié)合國家十一五“城鎮(zhèn)居住區(qū)景觀綠化與熱島效應(yīng)改善關(guān)鍵技術(shù)研究”課題項目,就如何在城市有限的土地空間中,發(fā)揮人居環(huán)境的綠化生態(tài)效益,利用植物綜合多效的有益功能等問題作了發(fā)言,提出了四條緩解人居熱環(huán)境的綠化措施,包括:提高綠化植物質(zhì)量、調(diào)節(jié)綠地結(jié)構(gòu)、優(yōu)化綠塊布局、增加綠化形式:



  一、提高綠化植物質(zhì)量,篩選綠地高降溫植物

  利用綠化植物緩解人居熱環(huán)境是最長效、可持續(xù)的系統(tǒng)性工程。在這個系統(tǒng)性綠化工程中,提高綠化植物質(zhì)量,篩選單株或單位葉面積降溫能力較強的植物,將有效降低綠地周邊的微氣候熱環(huán)境。植物通過葉片氣孔蒸騰、光合吸收和葉反射,實現(xiàn)對太陽能熱輻射的轉(zhuǎn)化和吸收,但植物之間的降溫能力區(qū)別主要體現(xiàn)在蒸騰作上,通過能量公式轉(zhuǎn)化計算,可以獲取不同植物在一定空間內(nèi)的理論降溫能力。

  上海植物園經(jīng)過長達(dá)10年的數(shù)據(jù)積累,構(gòu)建了可視化的上海植物資源數(shù)據(jù)庫,對長三角區(qū)域的常見園林植物進(jìn)行了降溫能力分類,如喬木中的國槐、垂柳和烏桕,灌木中的夾竹桃、紫荊和海濱木槿的單位葉面積蒸騰能力最強,單株植物對1000m3的封閉空間理論降溫達(dá)到10℃以上,但白玉蘭、灑金東瀛珊瑚和梔子等植物的蒸騰能力相對較弱,降溫能力小于2.5℃。

  總體上看,降溫能力大喬木類型要高于灌草類型,如樸樹降溫大于八角金盤,這與單株喬木的葉總量和發(fā)達(dá)根系對水分的充分獲取有密切關(guān)聯(lián);大型葉片要高于小型葉片,如泡桐樹降溫大于雪松,這與葉片氣孔密集度和水分汽壓差有相關(guān)性;紙質(zhì)葉片要高于革質(zhì)葉片,如懸鈴木大于廣玉蘭,因為革質(zhì)葉較厚且覆蠟被層,增大氣孔張開阻力而降低蒸騰速度。

  人居環(huán)境中的綠化植物除了從景觀、經(jīng)濟和文化角度選擇外,還要綜合考慮居住區(qū)所需要滿足的生態(tài)功能,提高綠化質(zhì)量,才能真正創(chuàng)建和諧自然的綠色宜居城市。

  二、調(diào)節(jié)城市綠地結(jié)構(gòu),增加遮蔭喬木綠地

  除了提升綠地景觀面貌,豐富季相外,優(yōu)化綠地群落層次結(jié)構(gòu),加大喬灌草的合理配置,一方面可以實現(xiàn)園林景觀美學(xué),另一方面可以讓城市人居炎炎的微環(huán)境高溫氣候,足足降低2-3℃,能有效對抗高溫天氣。

  上海植物園曾在氣溫超過35℃環(huán)境下對居住區(qū)100個綠地斑塊做過溫度監(jiān)測,在和空白水泥地的對照時發(fā)現(xiàn),綠地斑塊對邊緣1米外1.5m高度水泥地路面降溫達(dá)到1-3℃,其中高大喬木類型的綠地降溫平均為2.8℃,小喬木類型的降溫2.0℃,灌木為1.4℃,而草類僅為0.48℃。通過將溫度和濕度相結(jié)合的熱力指數(shù)分析也表明,一天中各綠地類型的指數(shù)變化,僅喬木類型綠地才能達(dá)到人體舒適度的最低標(biāo)準(zhǔn)。利用熱輻射儀的監(jiān)測,喬木類型的綠地對太陽熱輻射的吸收、反射和傳導(dǎo)能力最強,其中綠地遮陽效果也起了很大作用,理論上,如果要使周邊環(huán)境溫度降低1.5℃,大喬木為主的綠地遮蔭效果只要達(dá)到30%即可,小喬木類型的必須達(dá)到60%,而灌草類型的只有占據(jù)95%以上才有可能實現(xiàn)。

  通過對綠地降溫影響的多因子協(xié)方差分析比較,大喬木的蓋度對綠地降溫的決定因素達(dá)到44.2%,重要程度不言而喻。調(diào)節(jié)城市綠地結(jié)構(gòu),增加遮蔭喬木綠地,將極大緩解人居下墊面的熱環(huán)境效應(yīng),增加舒適的活動空間。

  三、優(yōu)化綠地布局、引導(dǎo)綠地規(guī)劃建設(shè)

  人居環(huán)境是指人類聚居生活的地方,是與人類生存活動密切相關(guān)的地表空間。但隨著城市化建設(shè)的無序擴張和人口爆炸式增長所造成的壓力下,人居問題便越來越受到人們的關(guān)注。無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家,在人居領(lǐng)域都面臨著一些同樣的問題,尤其是生態(tài)環(huán)境問題。隨著全球變暖趨勢的影響和熱島效應(yīng)的加劇,城市人居環(huán)境的熱效應(yīng)危害已經(jīng)引發(fā)了諸多生理和心理性疾病,社會各界和媒體都開始廣泛關(guān)注和報道。

上海植物園科研中心環(huán)境園藝組長期跟蹤研究城市人居環(huán)境中的熱效應(yīng)變化,通過大量的研究監(jiān)測,制定了針對人居環(huán)境中該如何提高植物質(zhì)量、調(diào)整綠塊結(jié)構(gòu)、優(yōu)化綠地布局,以及如何增加綠化形式的綠化方案。

  上海植物園曾經(jīng)對其周邊近200個居住區(qū)進(jìn)行同步熱環(huán)境的監(jiān)測,并通過衛(wèi)星和航片對居住區(qū)綠化的景觀格局解譯,各因子的相關(guān)性分析結(jié)果表明,居住區(qū)熱環(huán)境效應(yīng)與綠地覆蓋率、喬木比例和景觀破碎度指數(shù)存在顯著相關(guān)性。利用方差分析權(quán)重法和標(biāo)準(zhǔn)化手段,推導(dǎo)出一個由該3個因素合建成的10分制熱環(huán)境指數(shù)公式,并依據(jù)分值訂有強、中、弱三個等級,分值在0-3.5分的降溫能力達(dá)到1.5℃以上,3.5-7.0分的降溫能力達(dá)到0.7-1.5℃,7.0-10.0分的降溫能力僅為0-0.7℃。按照國家建設(shè)部對城市人居環(huán)境熱島降低1.5℃的標(biāo)準(zhǔn)計算,熱環(huán)境指數(shù)必須低于3.5分,具體方案就是要居住區(qū)同時滿足綠化覆蓋率大于40%、喬木比例大于50%和平均綠塊面積大于200m2的要求,其中喬木比例的權(quán)重值最大。

  該成果的最大貢獻(xiàn)在于,監(jiān)測部門可以通過簡單的航片資料綠化解譯其綠化覆蓋率、喬木比例和破碎度指數(shù)3個參數(shù),便可以初步的判斷或評定該居住區(qū)在現(xiàn)有綠化格局狀態(tài)下的熱環(huán)境優(yōu)良狀態(tài)。由此,也可以引導(dǎo)政府和開發(fā)商在人居綠地建設(shè)中該如何根據(jù)需要滿足的環(huán)境質(zhì)量,量化的設(shè)計規(guī)劃綠地數(shù)量、結(jié)構(gòu)質(zhì)量和空間布局三個方面的綜合考慮。

  四、增加綠化空間形式,改善城市生態(tài)和景觀

  綠色植物是城市硬質(zhì)空間“軟化”和生態(tài)補償?shù)闹匾问?,但隨著城市規(guī)?;目焖侔l(fā)展和大量農(nóng)村人口的涌入,特大型城市的土地成本變得“寸土寸金”。面對突如其來的城市熱危害等災(zāi)害性天氣,除了提升現(xiàn)有綠地質(zhì)量,調(diào)整結(jié)構(gòu)和優(yōu)化布局,增加綠化的空間形式提供了另一條有效出路。

  特殊空間綠化形式是指充分利用不同的立地條件,選擇攀援植物及其它植物栽植并依附或者鋪貼于各種構(gòu)筑物及其它空間結(jié)構(gòu)上的綠化方式,包括屋頂、建筑墻面、花架、棚架、廊、柱等設(shè)施上的綠化。城市特殊空間綠化是城市綠化的重要形式之一,是改善城市生態(tài)環(huán)境,豐富城市綠化景觀重要而有效的方式。

  有統(tǒng)計表明,如果城市屋頂面積有6%被綠化,其城市熱島效應(yīng)降低1-2℃,自建筑屋的溫室氣體排放每年減少1.56兆噸,同時也是實現(xiàn)人均公共綠地20m2目標(biāo)的重要補充。但目前上海屋頂設(shè)施改建更愿意做平改坡,而不是屋頂綠化建設(shè)。事實上,技術(shù)成本不是問題,政府引導(dǎo)才是關(guān)鍵。此外,2008年上海植物園主導(dǎo)營建的世博植物墻垂直綠化,其內(nèi)外溫差最高達(dá)10℃以上,對室內(nèi)空調(diào)產(chǎn)生的節(jié)能效果不亞于主題館屋頂鋪設(shè)的光伏電板產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換。同時,鑲嵌式的綠化生態(tài)化鋪裝也是緩解硬質(zhì)路面熱環(huán)境的有效補充,尤其是人行步道、停車場和廣場類型用地,該綠化形式可以降低路面溫度8-10℃,影響地面1.5m高度的氣溫2-3℃。

  發(fā)展特殊空間綠化,不僅能豐富人居園林綠化的空間結(jié)構(gòu)層次和立體景觀藝術(shù)效果,也有助于進(jìn)一步補充城市綠量,減少熱島效應(yīng),吸收大量溫室氣體,改善城區(qū)人居生態(tài)環(huán)境。

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