魯凱莉，郭亞男

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院/內(nèi)蒙古自治區(qū)綠色建筑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特 010010）

城市規(guī)?？焖贁U(kuò)張，人工構(gòu)筑物高度集中，改變了自然地貌條件，從而形成了各地特有的城市微氣候[1-3]。微氣候是指小空間范圍內(nèi)，與周邊的大環(huán)境氣候有差異的現(xiàn)象。影響城市微氣候的因子有很多，包括溫度、濕度、降雨、光照、風(fēng)等[4]。城市開敞空間不僅是為人們提供物質(zhì)交換、情感交流、休閑娛樂的日常活動(dòng)場(chǎng)所，也是反映城市整體活力的場(chǎng)所。鄂爾多斯由于受高原氣候條件限制，市民在城市開敞空間中健身活動(dòng)的意愿受到影響。因此，營(yíng)造舒適良好的微氣候環(huán)境，提高城市開敞空間的使用效率至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)外已有部分學(xué)者對(duì)城市開敞空間生態(tài)效益和微氣候進(jìn)行了初步研究，蘇泳嫻等[5]、Chang 等[6]主要針對(duì)公園綠地對(duì)周邊地區(qū)的降溫效應(yīng)進(jìn)行研究。晏海等、Zhe Z 等、Tore B 等[7-10]針對(duì)公園內(nèi)不同植物群落、植物種類降溫增濕作用差異進(jìn)行研究。Shashuabar L 等[11]指出，在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮植被對(duì)城市氣候的影響。本研究選取鄂爾多斯東勝區(qū)市民日常健身行為頻發(fā)的鐵西公園和青銅器文化廣場(chǎng)作為研究區(qū)域。采用實(shí)地測(cè)量法對(duì)公園及廣場(chǎng)中各選取的9 個(gè)樣區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。以期通過(guò)不同下墊面和不同高度的選擇來(lái)改善高原地區(qū)城市開敞空間的不良?xì)夂驙顩r，以提升城市開敞空間環(huán)境的舒適度。

1 材料和方法

1.1 研究地概況

鄂爾多斯市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部，地處鄂爾多斯高原腹地。地理坐標(biāo)為北緯37°35′24″～40°51′40″，東經(jīng)106°42′40″～111°27′20″。鄂爾多斯屬典型的溫帶大陸性氣候，日照豐富，無(wú)霜期短，降水少且時(shí)空分布極為不均，蒸發(fā)量大。鐵西公園位于東勝區(qū)鐵西新區(qū)的核心部位,青銅文化廣場(chǎng)與鐵西公園相鄰（圖1）。

1.2 研究方法

圖1 Ⅰ鄂爾多斯區(qū)位圖Ⅱ東勝區(qū)區(qū)位圖Ⅲ研究地區(qū)位圖Ⅳ測(cè)點(diǎn)分布圖

1.2.1 樣區(qū)選取。研究區(qū)域位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市東勝區(qū),觀測(cè)點(diǎn)選取東勝區(qū)鐵西公園A1～I(xiàn)1 和青銅文化廣場(chǎng)A2～I(xiàn)2 各9 個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行研究（2）觀測(cè)地相鄰），各樣點(diǎn)觀測(cè)情況見表1、表2。

表1 不同高差的觀測(cè)點(diǎn)情況

1.2.2 測(cè)試方法?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)以定點(diǎn)觀測(cè)為主，為減少測(cè)量誤差，特選取2019 年春夏秋冬4 季氣流平穩(wěn)，天氣晴朗的1 周作為測(cè)量時(shí)間。測(cè)量時(shí)間為每天8:00～18:30，時(shí)間間隔為1min，觀測(cè)各點(diǎn)1.5m 高處的氣候因子，為了減少誤差，同一時(shí)間同一地點(diǎn)每次記錄數(shù)據(jù)20 個(gè)，求取平均值作為最終樣本數(shù)據(jù)。測(cè)量?jī)x器使用Testo-405-v1 風(fēng)速儀測(cè)量風(fēng)速，空氣溫度和相對(duì)濕度是通過(guò)Testo625 溫濕度儀測(cè)量（見表3）。

表2 不同下墊面觀測(cè)點(diǎn)情況

表3 儀器表

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高差的微氣候差異

2.1.1 空氣溫度。由圖2 可知，鐵西公園各測(cè)點(diǎn)全年空氣溫度均呈先增高后降低的變化趨勢(shì)，春季和秋季24臺(tái)階溫度最高，平均溫度分別達(dá)到19.09℃和12.67℃，夏季和冬季平地溫度最高，平均溫度分別為31.54℃和2.71℃，高臺(tái)全年溫度均較低，特別是冬季最低為-2.39℃，同比平地溫差為6.09℃。圖3 所示，文化廣場(chǎng)春秋冬季各個(gè)測(cè)點(diǎn)的空氣溫度整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，夏季整體溫度較高；各測(cè)點(diǎn)的全年平均空氣溫度為平地最高，春夏冬季為6 臺(tái)階最低，秋季為高臺(tái)最低。綜上可知平地溫度相對(duì)較高，12 臺(tái)階及高臺(tái)溫度相對(duì)較低，因此不同高差對(duì)溫度有一定的影響，且相對(duì)低的地方溫度微高，反之溫度稍低。

2.1.2 相對(duì)濕度。圖4 顯示，鐵西公園春秋季各測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度呈逐漸下降趨勢(shì)，夏冬季各測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度整體呈先下降后上升的趨勢(shì),春季4 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度為A1＞C1＞B1＞D1，夏冬季4 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度均為A1＞B1＞C1＞D1，秋季4 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度為B1＞D1＞C1＞A1；4 個(gè)測(cè)點(diǎn)除秋季24 臺(tái)階濕度較高，高臺(tái)濕度較低外，春夏冬季的平均相對(duì)濕度均為高臺(tái)最高，平地最低。由圖5 可知，青銅文化廣場(chǎng)4 季的相對(duì)濕度變化趨勢(shì)與公園一致，但冬季波動(dòng)較大。春季各測(cè)點(diǎn)的平均相對(duì)濕度為D2＞B2＞C2＞A2，夏季4 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度為C2＞D2＞B2＞A2，秋冬季4 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度均為A2＞D2＞B2＞C2；春季和夏季為平地和6 臺(tái)階的相對(duì)濕度最高，高臺(tái)相對(duì)濕度最低；秋冬季為高臺(tái)最高，6 臺(tái)階相對(duì)濕度較低。綜上可知，不同高差對(duì)公園廣場(chǎng)的濕度影響差異明顯，高臺(tái)在公園的增濕效果較好，平地濕度較差。高臺(tái)和6 臺(tái)階對(duì)廣場(chǎng)的相對(duì)濕度受季節(jié)影響顯著。

圖2 公園不同高度的空氣溫度日變化特征

圖3 廣場(chǎng)不同高度的空氣溫度日變化特征

圖4 公園不同高度的相對(duì)濕度日變化特征

圖5 廣場(chǎng)不同高度的相對(duì)濕度日變化特征

2.1.3 風(fēng)速。由圖6 可示，鐵西公園各測(cè)點(diǎn)的日平均風(fēng)速波動(dòng)趨勢(shì)較大，4 個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均風(fēng)速為春季11 臺(tái)階最大為0.77m/s，夏秋冬季為高臺(tái)最大分別達(dá)到1.04m/s、0.68m/s、0.76m/s。除夏季平地風(fēng)速較小外，春秋冬季分別是24 臺(tái)階最小。圖7 顯示，青銅文化廣場(chǎng)春季各測(cè)點(diǎn)的平均風(fēng)速為A2＞C2＞B2＞D2，夏季4個(gè)測(cè)點(diǎn)風(fēng)速為A2＞D2＞C2＞B2，秋冬季4 個(gè)測(cè)點(diǎn)風(fēng)速值均為C2＞B2＞A2＞D2。春夏季為高臺(tái)最高，秋冬季為6 臺(tái)階最高。除夏季12 臺(tái)階風(fēng)速最低外，春秋冬季平地風(fēng)速最低。綜上可知，在公園廣場(chǎng)上高臺(tái)風(fēng)速相對(duì)較高，24 臺(tái)階和平地風(fēng)速相對(duì)較低，不同高差對(duì)風(fēng)速有一定的影響，而公園廣場(chǎng)內(nèi)部下墊面較為復(fù)雜，風(fēng)速?zèng)]有明顯規(guī)律。

圖6 公園不同高度的風(fēng)速日變化特征

圖7 廣場(chǎng)不同高度的風(fēng)速日變化特征

2.2 不同下墊面的微氣候差異

2.2.1 空氣溫度。由圖8 可知，鐵西公園全年各測(cè)點(diǎn)的日平均空氣溫度變化規(guī)律總體呈現(xiàn)為波狀式上升，之后下降，春季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均空氣溫度為G1＞I1＞F1＞H1＞E1，夏季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)空氣溫度為H1＞E1＞I1＞G1＞F1，秋季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)空氣溫度為H1＞I1＞E1＞G1＞F1，冬季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)空氣溫度為E1＞G1＞F1＞I1＞H1。夏季和秋季硬質(zhì)鋪裝溫度最高，密林溫度最低；春季草坪溫度最高，疏林溫度最低；冬季疏林溫度最高，硬質(zhì)鋪裝溫度最低；春秋季水域的溫度也相對(duì)較高。圖9 顯示，青銅文化廣場(chǎng)全年各測(cè)點(diǎn)的日平均空氣溫度總體呈現(xiàn)波動(dòng)式增高后降低的趨勢(shì)，春季和秋季林蔭路溫度最高，硬質(zhì)鋪裝最低。夏季草坪溫度最高，疏林溫度最低；冬季林蔭路溫度最高，疏林溫度最低。綜上可知，不同下墊面對(duì)溫度有一定的影響，密林在夏季降溫作用最為明顯，硬質(zhì)鋪裝溫度相對(duì)較高，水域及林蔭路在春秋季具有一定的保溫效應(yīng)。

圖8 公園不同下墊面的空氣溫度日變化特征

圖9 廣場(chǎng)不同下墊面的空氣溫度日變化特征

2.2.2 相對(duì)濕度。由圖10 可知，鐵西公園各測(cè)點(diǎn)的日平均相對(duì)濕度總體呈下降趨勢(shì)，春季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度為H1＞E1＞F1＞I1＞G1，夏季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度為F1＞G1＞E1＞I1＞H1，秋季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度為F1＞G1＞E1＞I1＞H1，冬季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度為I1＞G1＞H1＞F1＞E1。夏季和秋季密林相對(duì)濕度最高，硬質(zhì)鋪裝的相對(duì)濕度最低，水域次之；春季硬質(zhì)鋪裝的濕度較高，草坪的濕度較低；冬季水域相對(duì)濕度最高，疏林濕度最低。圖11 顯示，青銅文化廣場(chǎng)各測(cè)點(diǎn)的日平均相對(duì)濕度變化規(guī)律呈總體下降趨勢(shì)，春季各測(cè)點(diǎn)的平均相對(duì)濕度為E2＞H2＞G2＞F2＞I2，夏季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度為G2＞I2＞E2＞F2＞H2，秋季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度為F2＞I2＞H2＞G2＞E2，冬季5 個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度為G2＞H2＞E2＞F2＞I2。夏季和冬季為草坪最高，春秋季分別為疏林和密林最高。春季和冬季林蔭路空氣濕度最低，夏秋季分別是硬質(zhì)鋪裝和疏林相對(duì)濕度最低。綜上可知，公園夏秋季密林的增濕效果較強(qiáng)，但水域未起到增濕作用；水域在冬季的增濕效果較好。草坪在廣場(chǎng)夏冬季的增濕效果較強(qiáng)，密林的增濕作用不明顯，但密林在秋季的增濕效果明顯。由此可見，各下墊面對(duì)公園廣場(chǎng)的增濕效應(yīng)差異明顯，且季節(jié)差異也較為明顯。

圖10 公園不同下墊面的相對(duì)濕度日變化特征

圖11 廣場(chǎng)不同下墊面的相對(duì)濕度日變化特征

圖12 公園不同下墊面的風(fēng)速日變化特征

2.2.3 風(fēng)速。由圖12、13 所示，全年鐵西公園各測(cè)點(diǎn)日平均風(fēng)速的變化規(guī)律均不明顯，5個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均風(fēng)速為春夏秋季硬質(zhì)鋪裝最大，水域冬季風(fēng)速最大，其他季節(jié)持中；全年密林風(fēng)速最小。

圖13 廣場(chǎng)不同下墊面的風(fēng)速日變化特征

文化廣場(chǎng)各測(cè)點(diǎn)春夏季硬質(zhì)鋪裝的風(fēng)速最大，草坪風(fēng)速最小；秋季草坪風(fēng)速最大，冬季疏林風(fēng)速最大，秋冬季均是密林風(fēng)速最小。綜上可知，不同下墊面對(duì)風(fēng)速有較大的影響，對(duì)于公園而言，水域?qū)︼L(fēng)速的影響不大，硬質(zhì)鋪裝的風(fēng)速較大，密林全年的阻風(fēng)效果最佳；對(duì)于廣場(chǎng)而言，各下墊面對(duì)風(fēng)速影響的季節(jié)差異顯著，因此各下墊面的選擇應(yīng)該因時(shí)而異。

2.3 不同季節(jié)的微氣候差異

2.3.1 不同高差各因子的季節(jié)差異。圖14 表明，鐵西公園和文化廣場(chǎng)各測(cè)點(diǎn)空氣溫度的季節(jié)差異為夏季＞春季＞秋季＞冬季，相對(duì)濕度的季節(jié)差異為秋季＞夏季＞冬季＞春季，鐵西公園風(fēng)速的季節(jié)差異為夏季＞春季＞冬季＞秋季，文化廣場(chǎng)各測(cè)點(diǎn)風(fēng)速的季節(jié)差異為夏季＞春季＞秋季＞冬季。通過(guò)上述分析可知公園廣場(chǎng)的空氣溫度和相對(duì)濕度的季節(jié)變化一致，但風(fēng)速在秋冬季節(jié)有差異，公園冬季風(fēng)速大于秋季，廣場(chǎng)冬季風(fēng)速小于秋季。公園冬季各樣點(diǎn)的風(fēng)速均大于秋季，特別是平地冬秋季風(fēng)速差達(dá)到0.21m/s，廣場(chǎng)高臺(tái)與平地秋季風(fēng)速均小于冬季，12 臺(tái)階與6 臺(tái)階秋季風(fēng)速均大于冬季，特別是6 臺(tái)階秋冬季風(fēng)速差達(dá)到0.16m/s。

圖14 公園廣場(chǎng)不同高差各因子的季節(jié)差異

圖15 公園廣場(chǎng)不同下墊面各因子的季節(jié)差異

圖16 公園廣場(chǎng)各因子的季節(jié)差異

2.3.2 不同下墊面各因子的季節(jié)差異。由圖15 可知，鐵西公園及文化廣場(chǎng)各測(cè)點(diǎn)空氣溫度的季節(jié)差異均為夏季＞春季＞秋季＞冬季，相對(duì)濕度的季節(jié)差異為秋季＞夏季＞冬季＞春季，鐵西公園風(fēng)速季節(jié)差異為春季＞夏季＞冬季＞秋季，文化廣場(chǎng)則為夏季＞春季＞冬季＞秋季。通過(guò)上述分析可知，公園和廣場(chǎng)的空氣溫度和相對(duì)濕度的季節(jié)差異一致，但風(fēng)速在春夏季節(jié)有差異，公園春季風(fēng)速大于夏季，廣場(chǎng)夏季風(fēng)速大于春季。公園春季各樣點(diǎn)風(fēng)速均大于夏季，特別是硬質(zhì)鋪裝的風(fēng)速較高達(dá)到0.83m/s，疏林風(fēng)速達(dá)到0.8m/s，水域風(fēng)速達(dá)到0.72m/s。廣場(chǎng)夏季各樣點(diǎn)的風(fēng)速均大于春季，特別是硬質(zhì)鋪裝的風(fēng)速達(dá)到了1.01m/s，草坪的風(fēng)速達(dá)到0.74m/s，疏林的風(fēng)速達(dá)到0.70m/s。這與風(fēng)速的不穩(wěn)定性和流動(dòng)性以及公園廣場(chǎng)下墊面差異有關(guān)。

2.3.3 公園與廣場(chǎng)的季節(jié)氣候差異。如圖16 所示，公園全年的平均溫度高于廣場(chǎng)，但是春季平均溫度低于廣場(chǎng)，溫差約為0.58℃，夏秋冬季公園溫度均高于廣場(chǎng)，特別是夏季溫差較大達(dá)到1.92℃。廣場(chǎng)全年的平均相對(duì)濕度大于公園，除春季公園濕度大于廣場(chǎng)外，夏秋冬季公園濕度均小于廣場(chǎng)，其中夏季的濕度差較大達(dá)到1.94%。公園全年的平均風(fēng)速微大于廣場(chǎng)，春冬季公園風(fēng)速大于廣場(chǎng)，特別是冬季風(fēng)速差較大為0.1m/s，夏秋季公園風(fēng)速小于廣場(chǎng)。

3 結(jié)論與討論

鐵西公園夏冬季以及文化廣場(chǎng)全年平均空氣溫度均為平地最高，高臺(tái)相對(duì)較低，這表明空氣溫度隨著地勢(shì)增高而降低。公園春夏冬季的平均相對(duì)濕度均為高臺(tái)較高，春冬季平地的相對(duì)濕度最低，廣場(chǎng)相對(duì)濕度秋冬季為高臺(tái)最高，春夏季高臺(tái)最低。公園夏秋冬季風(fēng)速為高臺(tái)最大，廣場(chǎng)春秋冬季平地風(fēng)速最低，說(shuō)明地勢(shì)較低時(shí)空氣風(fēng)速較小，由于各高差不大，跟氣壓的關(guān)系較少，主要是跟地面的空氣阻擋物有關(guān)。

夏季和秋季觀測(cè)時(shí)段，鐵西公園和文化廣場(chǎng)均表現(xiàn)為硬質(zhì)鋪裝的空氣溫度最高，密林的空氣溫度最低。說(shuō)明密林比疏林、草地、水體、硬質(zhì)鋪裝，林蔭路等有更顯著的降溫增濕作用，這與前人研究的結(jié)果[12-16]基本一致。因此用地平衡上應(yīng)保證一定的密林和硬質(zhì)鋪裝的比例，以保證人們擁有舒適的健身環(huán)境。由于鄂爾多斯的特定環(huán)境，水體的降溫增濕效果不顯著，與Cheng 等[17-18]研究結(jié)果不一致。

鄂爾多斯春夏秋冬四季公園和廣場(chǎng)不同下墊面的空氣溫度相對(duì)濕度及風(fēng)速均有較大的差別，這與許多前人的研究[7,12,19]結(jié)論一致。公園與廣場(chǎng)在分別空氣溫度和相對(duì)濕度上的季節(jié)變化一致。在風(fēng)速上的季節(jié)變化有所差異，鐵西公園春季的風(fēng)速最大，夏季和冬季次之，秋季風(fēng)速最小。文化廣場(chǎng)夏季風(fēng)速最大，春季次之，秋冬相對(duì)較小。