城市森林对小气候的调节及其功能价值评估_黄少卫
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1. 2 研究方法
广州市城市森林面积及森林类型分布、面积利用 中国科学院遥感卫星地面站接受的 1999年 12月 9日 陆地卫星 landsat 的 T M 数据和来自百度文库1999年 11月 5日 spo t 卫星的 HRU数据 , 结合广州市林业局、园林局的实 地调查资料综合分析获得。
利用广州市林业局在离城市中心区 30 km 帽峰 山森林公园设立的城市森林生态系统定位研究站 ,并 在广州市中心城区省财政厅、中山 5路路口、天河区 汇景新城和广州市钢铁厂附近分别设有 4个不同的 观测点与城市森林生态站作对照 ,用 JZ-Ⅱ 型温湿自 计议、 SL-Ⅰ 型遥测雨量计、普通蒸发皿、 EL 型电接
从表 1可知 ,晴天 ,离中心区 30 km 处城市森林区 较广州市中心城区月内日相对湿度平均增加 9. 3% ～ 30. 3% , 9个月日平均为 12. 9% ;雨天 ,日相对湿度平均 增加 7. 8% ～ 16% , 9个月日平均为 9. 0% 。 2. 1. 3 减少太阳热辐射和紫外线强度效应
第 1期
黄少卫 ,等: 城市森 林对小气候的调节及其功能价值评估
91
岛”和“干岛”。 城市气候和环境恶化打破了环境给人 类的自然舒适度。 森林作为一种特殊的下垫面 ,以其 庞大的林冠层 ,在地表与大气之间形成一个“绿色的 调温层” ,起着改善环境、调节小气候的作用。 森林植 被能显著影响城市区域的风、温度、湿度和降水 [1 ] ,具 有 净化 空 气、 降 低噪 音 、雨 水 渗 透、 废水 处 理、 休 闲和 文化等方面的服务功能 [2- 3 ]。国内外许多学者对城市 森林的服务功能进行了研究 ,如调温增湿效应 [ 4- 9]、 绿地生态效益量化评价 [10- 21 ]。然而 ,城市森林调节小 气候的功能有多大 ,尤其是其功能的价值有多少 ,几 乎未见报道。本文中在研究城市森林调节小气候的功 能效应基础上 ,着重对其功能的经济价值进行评估 , 目的是加深人们对城市森林在城市生态安全、生态建 设和生态文明的重要性 ,为合理地利用城市森林资源 以及城市社会和经济的可持续发展的综合决策提供 科学依据。
城市森林对小气候的调节及其功能价值评估
黄少卫 1 ,康文星 2 ,吴耀兴 2,3 , 何介南 2 ( 1.阳江林场 ,广东 阳江 529934; 2.中 南林业科技大学 ,湖南 长沙 410004;
3.湖南科技学院 ,湖南 永州 425100)
摘 要: 分析了广州市城市森林调节小气候的功能及其价值。 结果表明: 城市森林降低城市热岛效能晴天 2. 37℃ , 雨天 2. 0 ℃ ,增加空气湿度 11% ,这些带网 片点结构的城市森 林使得广州市热岛 效应分布呈小而窄的 断续分布 ,而不 是大而集中的 连续分布 ; 降低紫外线 指数日平 均为 2. 23,降低辐 射量热值 日平均为 6. 10 M J· m- 2;使 舒适天数增 加 36. 36% ,较舒适天数增加 28. 57% ,而稍不舒适天数减少 8. 38% ,稍闷热天数减少 21. 42% ,闷热天数减少 67% ;城市森 林改善小 气候的 功能 价值 包括降 低热 岛效应 价值 1 254 125. 52× 104元 · a- 1 ,增 加空气 湿度 价值 932 479. 20× 104 元· a- 1 ,共计 2 186 604. 72× 104元· a- 1。 关键词: 城市森林 ;调节气候 ;功能价值 ;广州市
1 研究地概况与研究方法
1. 1 研究地概况
研究地为地处中国南方的广州市 ,其地理位置为东 经 112°57′～ 114°30′,北纬 22°26′～ 23°56′, 市域面积 7 434. 4 km2 ,城区面积 1 443. 6 km2,人口 700多万 ,是 我国经济发达、城市化速度最快的大城市。 广州市总辐 射量 4 400～ 5 000 M J· a- 1 ,全年日照时数 1 770～ 1 940 h, 年平均温度 21. 4～ 21. 9 ℃ , 年平均降雨量 1 400～ 1 600 mm。 该区雨量充沛 ,热量丰富 ,长夏无 冬 ,属南亚热带季风气候。土壤以赤红壤为主 ,山地垂直 带谱上还分布有红壤和黄壤; 母岩为发育的沉积岩、岩 浆岩和变质岩。该市城市森林面积约 56 362. 17 hm2,植 物有 198科、 487属、 1 500～ 1 600种 ;森林公园 45个 , 其中国家级 2个 ,省级 4个 ,市级 17个 ,县级 22个。
市中心区 30 km 的帽峰山森林公园定位观测的气候 环境要素数据与广州市中心城区数据进行对照分析 (见表 1)。从表 1看出 ,帽峰山森林公园较广州市城区 7～ 12月平均热岛强度晴天减少 2. 1～ 3. 4℃ , 9个月 加权平均减少 2. 7℃ ,雨天减少 0. 7～ 2. 6 ℃ , 9个月 平均减少 2. 0℃。 2. 1. 2 增加空气湿度效应
收稿日期: 2009-10-17 基金项目: 国家科技部科研专项 ( 20021220) ;国家林业局重点项目 ( 200107) ; 广州市林业局科技攻关项目 ( 200306) 作者简介: 黄少卫 ( 1967-) ,男 ,湖南会同人 ,主要从事森林生态和经济林培育研究 通讯作者: 康文星 ( 1947-) ,男 ,湖南衡东人 ,教授 ,主要从事森林生态学的教学与科研工作 ; E-mail: kw x1218@ 126. com
Abstract: T he functio ns of adjusting small climate and o ptimizing env iro nment o f Guanzho u urban for ests w er e analyzed. The finding s show that ur ban fo rests decr eased temper ature o f urban hea t-island effects by 2. 37 ℃ in fine da ys and 2. 0℃ in r ain day s, and r aised air humidity by 11% ; the structur e o f urban fo r ests sho wing belt sha pe, w eb sha pe , piece shape a nd point shape made the hea t island effect to hav e the small and nar ro w spicca to distribution, but not the big , centr alized co ntinuous distributio n; the mean ultravio le t ra dia tio n index decr eased by 2. 23, and the mean radia ting heat v alue decreased by 6. 10 M J· m- 2; the comfo rable day s inc reased by 36. 36% , and th e mor e comfo r ta ble increased by 28. 57% , so ma king the mo re unco mfor table days and the fr ow ziness days dec reased by 8. 38% and 67% ; the urban for ests co uld improv e mic roclima te, the func tinal v alues o f th e decr ea sing of hea t isla nd effects wa s 1 254 125. 52× 104 y ua n· a- 1 , that o f the air humidity v alue incr eased by 932 479. 2× 104 yuan· a- 1 , the to tal v alues w as 2 186 604. 72× 104 yuan· a- 1 . Key words: urban for est; adjusting clima te; functio n v alue; Guang zhou city
风向风速计、动槽式水银气压表、 CN R1净辐射表和 分光光度测定仪 , 定点定位 ( 2003年 10月～ 12月 , 2004年 7月～ 12月 )连续测定温度、湿度、风向风速、 气压、辐射、降水、蒸发以及紫外线等气候要素。
温湿指数 ( I THI )一般用来表示人类对热的不舒适 程 度。 人类最适宜的温度环境时 , I THI指数在 15～ 20 之间。 温湿指数 [ 22]公式如下:
I THI= t - ( 0. 55- 0. 005 5 f ) ( t - 14. 5)。 式中: t 为气温温度 ; f 为相对湿度。
在求出温湿指数的基础上判断出舒适、稍舒适、 稍不舒适、不舒适的天数。
2 结果与分析
2. 1 调节小气候优化环境的功能效应
2. 1. 1 降低热岛效应 将在 2003年 10～ 12月和 2004年 7～ 12月离广州
中图分类号: S718. 56 文献标志码: A 文章编号: 1673-923X( 2010) 01-0090-05
Functional evaluation of adjusting microclimate of Guangzhou urban forests
HU AN G Shao-wei1 , K AN G W en-xing2 , W U Yao-xing2, 3 , HE Jie-nan2 ( 1. Yang jia ng Fo rest Far m, Yang jiang 529934, Guangdong , China;
在城市化的过程中 ,人类的活动不断地改变着下 垫面的性质 ,将自然生态环境改变成性质稳定的建筑 物和人工地貌体。 随着城市社会经济的高速发展 ,工
业 生产 、机 动车 的 行 驶、 家庭 及 商 业 的运 作 向 环境 排 放了大量的废物、废水、废气和“废热” ,使得城市环境 日趋恶化 ,失去了物质与能量平衡 ,形成了 城市“热
研究结果 (见表 1)表明 ,城市森林有着明显的削 减紫外线强度和辐射热量的作用。 降低紫外线强度: 晴天紫外线指数值降 低 0. 3～ 6. 0, 9个月日平均为 2. 2; 雨天降低 0. 4～ 9. 1, 9个月日平均为 2. 2。降低辐 射热量值: 晴天为 0. 1～ 8. 8 M J· m- 2 , 9个月日平均 为 6. 3 M J· m- 2 ; 雨天为 0. 4～ 9. 8 M J· m- 2 , 9个月 平均为 6. 1 M J· m- 2。 2. 1. 4 城市森林环境舒适度分析
2. Centr al So uth U nive rsity of T echno log y a nd For estry , Chang sha 410004, Huna n, China; 3. Huna n Co lleg e o f Science a nd Technolog y, Yo ng zhou 425100, Huna n, China )
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2010. 01. 021
第 30卷 第 1期 2010年 1月
中南 林业 科技 大学 学报 Journal of Central South University of Forestry& Technology
V ol. 30 N o. 1 Jan. 2010
由于城市森林调节和改善了某些气候要素指标 ,提 高了人居环境的舒适度。从广州市中心城区和市郊帽峰 山森林公园的 7、 8、 9、 10这 4个月中抽出 7周 ( 49 d)每 天的定位测定数据进行综合评价 ,得出广州市中心城区 和市郊森林公园的周日平均和 7周日平均的舒适度评价 结果。表 2显示 ,帽峰山的最高温度比广州中心城区最高
广州市城市森林面积及森林类型分布、面积利用 中国科学院遥感卫星地面站接受的 1999年 12月 9日 陆地卫星 landsat 的 T M 数据和来自百度文库1999年 11月 5日 spo t 卫星的 HRU数据 , 结合广州市林业局、园林局的实 地调查资料综合分析获得。
利用广州市林业局在离城市中心区 30 km 帽峰 山森林公园设立的城市森林生态系统定位研究站 ,并 在广州市中心城区省财政厅、中山 5路路口、天河区 汇景新城和广州市钢铁厂附近分别设有 4个不同的 观测点与城市森林生态站作对照 ,用 JZ-Ⅱ 型温湿自 计议、 SL-Ⅰ 型遥测雨量计、普通蒸发皿、 EL 型电接
从表 1可知 ,晴天 ,离中心区 30 km 处城市森林区 较广州市中心城区月内日相对湿度平均增加 9. 3% ～ 30. 3% , 9个月日平均为 12. 9% ;雨天 ,日相对湿度平均 增加 7. 8% ～ 16% , 9个月日平均为 9. 0% 。 2. 1. 3 减少太阳热辐射和紫外线强度效应
第 1期
黄少卫 ,等: 城市森 林对小气候的调节及其功能价值评估
91
岛”和“干岛”。 城市气候和环境恶化打破了环境给人 类的自然舒适度。 森林作为一种特殊的下垫面 ,以其 庞大的林冠层 ,在地表与大气之间形成一个“绿色的 调温层” ,起着改善环境、调节小气候的作用。 森林植 被能显著影响城市区域的风、温度、湿度和降水 [1 ] ,具 有 净化 空 气、 降 低噪 音 、雨 水 渗 透、 废水 处 理、 休 闲和 文化等方面的服务功能 [2- 3 ]。国内外许多学者对城市 森林的服务功能进行了研究 ,如调温增湿效应 [ 4- 9]、 绿地生态效益量化评价 [10- 21 ]。然而 ,城市森林调节小 气候的功能有多大 ,尤其是其功能的价值有多少 ,几 乎未见报道。本文中在研究城市森林调节小气候的功 能效应基础上 ,着重对其功能的经济价值进行评估 , 目的是加深人们对城市森林在城市生态安全、生态建 设和生态文明的重要性 ,为合理地利用城市森林资源 以及城市社会和经济的可持续发展的综合决策提供 科学依据。
城市森林对小气候的调节及其功能价值评估
黄少卫 1 ,康文星 2 ,吴耀兴 2,3 , 何介南 2 ( 1.阳江林场 ,广东 阳江 529934; 2.中 南林业科技大学 ,湖南 长沙 410004;
3.湖南科技学院 ,湖南 永州 425100)
摘 要: 分析了广州市城市森林调节小气候的功能及其价值。 结果表明: 城市森林降低城市热岛效能晴天 2. 37℃ , 雨天 2. 0 ℃ ,增加空气湿度 11% ,这些带网 片点结构的城市森 林使得广州市热岛 效应分布呈小而窄的 断续分布 ,而不 是大而集中的 连续分布 ; 降低紫外线 指数日平 均为 2. 23,降低辐 射量热值 日平均为 6. 10 M J· m- 2;使 舒适天数增 加 36. 36% ,较舒适天数增加 28. 57% ,而稍不舒适天数减少 8. 38% ,稍闷热天数减少 21. 42% ,闷热天数减少 67% ;城市森 林改善小 气候的 功能 价值 包括降 低热 岛效应 价值 1 254 125. 52× 104元 · a- 1 ,增 加空气 湿度 价值 932 479. 20× 104 元· a- 1 ,共计 2 186 604. 72× 104元· a- 1。 关键词: 城市森林 ;调节气候 ;功能价值 ;广州市
1 研究地概况与研究方法
1. 1 研究地概况
研究地为地处中国南方的广州市 ,其地理位置为东 经 112°57′～ 114°30′,北纬 22°26′～ 23°56′, 市域面积 7 434. 4 km2 ,城区面积 1 443. 6 km2,人口 700多万 ,是 我国经济发达、城市化速度最快的大城市。 广州市总辐 射量 4 400～ 5 000 M J· a- 1 ,全年日照时数 1 770～ 1 940 h, 年平均温度 21. 4～ 21. 9 ℃ , 年平均降雨量 1 400～ 1 600 mm。 该区雨量充沛 ,热量丰富 ,长夏无 冬 ,属南亚热带季风气候。土壤以赤红壤为主 ,山地垂直 带谱上还分布有红壤和黄壤; 母岩为发育的沉积岩、岩 浆岩和变质岩。该市城市森林面积约 56 362. 17 hm2,植 物有 198科、 487属、 1 500～ 1 600种 ;森林公园 45个 , 其中国家级 2个 ,省级 4个 ,市级 17个 ,县级 22个。
市中心区 30 km 的帽峰山森林公园定位观测的气候 环境要素数据与广州市中心城区数据进行对照分析 (见表 1)。从表 1看出 ,帽峰山森林公园较广州市城区 7～ 12月平均热岛强度晴天减少 2. 1～ 3. 4℃ , 9个月 加权平均减少 2. 7℃ ,雨天减少 0. 7～ 2. 6 ℃ , 9个月 平均减少 2. 0℃。 2. 1. 2 增加空气湿度效应
收稿日期: 2009-10-17 基金项目: 国家科技部科研专项 ( 20021220) ;国家林业局重点项目 ( 200107) ; 广州市林业局科技攻关项目 ( 200306) 作者简介: 黄少卫 ( 1967-) ,男 ,湖南会同人 ,主要从事森林生态和经济林培育研究 通讯作者: 康文星 ( 1947-) ,男 ,湖南衡东人 ,教授 ,主要从事森林生态学的教学与科研工作 ; E-mail: kw x1218@ 126. com
Abstract: T he functio ns of adjusting small climate and o ptimizing env iro nment o f Guanzho u urban for ests w er e analyzed. The finding s show that ur ban fo rests decr eased temper ature o f urban hea t-island effects by 2. 37 ℃ in fine da ys and 2. 0℃ in r ain day s, and r aised air humidity by 11% ; the structur e o f urban fo r ests sho wing belt sha pe, w eb sha pe , piece shape a nd point shape made the hea t island effect to hav e the small and nar ro w spicca to distribution, but not the big , centr alized co ntinuous distributio n; the mean ultravio le t ra dia tio n index decr eased by 2. 23, and the mean radia ting heat v alue decreased by 6. 10 M J· m- 2; the comfo rable day s inc reased by 36. 36% , and th e mor e comfo r ta ble increased by 28. 57% , so ma king the mo re unco mfor table days and the fr ow ziness days dec reased by 8. 38% and 67% ; the urban for ests co uld improv e mic roclima te, the func tinal v alues o f th e decr ea sing of hea t isla nd effects wa s 1 254 125. 52× 104 y ua n· a- 1 , that o f the air humidity v alue incr eased by 932 479. 2× 104 yuan· a- 1 , the to tal v alues w as 2 186 604. 72× 104 yuan· a- 1 . Key words: urban for est; adjusting clima te; functio n v alue; Guang zhou city
风向风速计、动槽式水银气压表、 CN R1净辐射表和 分光光度测定仪 , 定点定位 ( 2003年 10月～ 12月 , 2004年 7月～ 12月 )连续测定温度、湿度、风向风速、 气压、辐射、降水、蒸发以及紫外线等气候要素。
温湿指数 ( I THI )一般用来表示人类对热的不舒适 程 度。 人类最适宜的温度环境时 , I THI指数在 15～ 20 之间。 温湿指数 [ 22]公式如下:
I THI= t - ( 0. 55- 0. 005 5 f ) ( t - 14. 5)。 式中: t 为气温温度 ; f 为相对湿度。
在求出温湿指数的基础上判断出舒适、稍舒适、 稍不舒适、不舒适的天数。
2 结果与分析
2. 1 调节小气候优化环境的功能效应
2. 1. 1 降低热岛效应 将在 2003年 10～ 12月和 2004年 7～ 12月离广州
中图分类号: S718. 56 文献标志码: A 文章编号: 1673-923X( 2010) 01-0090-05
Functional evaluation of adjusting microclimate of Guangzhou urban forests
HU AN G Shao-wei1 , K AN G W en-xing2 , W U Yao-xing2, 3 , HE Jie-nan2 ( 1. Yang jia ng Fo rest Far m, Yang jiang 529934, Guangdong , China;
在城市化的过程中 ,人类的活动不断地改变着下 垫面的性质 ,将自然生态环境改变成性质稳定的建筑 物和人工地貌体。 随着城市社会经济的高速发展 ,工
业 生产 、机 动车 的 行 驶、 家庭 及 商 业 的运 作 向 环境 排 放了大量的废物、废水、废气和“废热” ,使得城市环境 日趋恶化 ,失去了物质与能量平衡 ,形成了 城市“热
研究结果 (见表 1)表明 ,城市森林有着明显的削 减紫外线强度和辐射热量的作用。 降低紫外线强度: 晴天紫外线指数值降 低 0. 3～ 6. 0, 9个月日平均为 2. 2; 雨天降低 0. 4～ 9. 1, 9个月日平均为 2. 2。降低辐 射热量值: 晴天为 0. 1～ 8. 8 M J· m- 2 , 9个月日平均 为 6. 3 M J· m- 2 ; 雨天为 0. 4～ 9. 8 M J· m- 2 , 9个月 平均为 6. 1 M J· m- 2。 2. 1. 4 城市森林环境舒适度分析
2. Centr al So uth U nive rsity of T echno log y a nd For estry , Chang sha 410004, Huna n, China; 3. Huna n Co lleg e o f Science a nd Technolog y, Yo ng zhou 425100, Huna n, China )
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2010. 01. 021
第 30卷 第 1期 2010年 1月
中南 林业 科技 大学 学报 Journal of Central South University of Forestry& Technology
V ol. 30 N o. 1 Jan. 2010
由于城市森林调节和改善了某些气候要素指标 ,提 高了人居环境的舒适度。从广州市中心城区和市郊帽峰 山森林公园的 7、 8、 9、 10这 4个月中抽出 7周 ( 49 d)每 天的定位测定数据进行综合评价 ,得出广州市中心城区 和市郊森林公园的周日平均和 7周日平均的舒适度评价 结果。表 2显示 ,帽峰山的最高温度比广州中心城区最高