劉 頌 鄒清華 張 浪

（1.同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上海 200092；2.上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院，上海 200232）

城市綠地具有降溫作用，可形成低溫區(qū)域從而降低環(huán)境溫度，是緩解城市熱島的有效途徑。選取上海市城郊外環(huán)和近郊環(huán)之間的“雙環(huán)”區(qū)域的30個(gè)綠地斑塊為研究對(duì)象，通過地表溫度反演，對(duì)城郊綠地的冷島效應(yīng)從降溫幅度和降溫距離兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，并從城郊綠地空間格局特征和外部環(huán)境特征兩個(gè)方面分析了冷島效應(yīng)的影響因素。結(jié)果表明綠地的選址、布局形態(tài)和規(guī)模、藍(lán)綠空間耦合、城市開發(fā)強(qiáng)度、與夏季主導(dǎo)風(fēng)向的關(guān)系是影響城郊綠地冷島效應(yīng)的主要因素。提升上海城郊綠地的冷島效應(yīng)應(yīng)權(quán)衡降溫距離或降溫幅度的需求，進(jìn)而控制適宜的綠地空間特征，加強(qiáng)藍(lán)綠空間的組合配置，使綠地主軸方向盡量平行于夏季主導(dǎo)風(fēng)向。

冷島效應(yīng)；城郊綠地；影響因素；格局優(yōu)化；上海市

城市綠地可降低局地溫度，產(chǎn)生“冷島效應(yīng)”，即綠地內(nèi)部溫度低于周圍環(huán)境溫度的現(xiàn)象。而位于城郊的綠地除自身的降溫效益外，也對(duì)緩解中心城區(qū)的熱島效應(yīng)發(fā)揮作用。因此，如何評(píng)估并提高城市綠地的冷島效應(yīng)一直是研究熱點(diǎn)之一[1-2]，加強(qiáng)城郊綠地冷島效應(yīng)的影響因素研究，對(duì)合理規(guī)劃中心城區(qū)周邊綠地的布局，提升冷島輻射能力，降低區(qū)域溫度具有重要意義。

《上海市生態(tài)空間專項(xiàng)規(guī)劃（2018-2035）》[3]提出構(gòu)建“雙環(huán)、九廊、十區(qū)”層次多樣、功能復(fù)合的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。其中“雙環(huán)”指外環(huán)綠帶和近郊綠環(huán)，分別定位為環(huán)城生態(tài)公園帶和生態(tài)間隔帶，可見雙環(huán)區(qū)域具有重要的生態(tài)功能與戰(zhàn)略地位?！半p環(huán)”之間的區(qū)域位于中心城區(qū)外圍，其中綠地的冷島作用將會(huì)對(duì)中心城區(qū)產(chǎn)生影響。

在綠地冷島效應(yīng)研究中，雖然計(jì)算方法不一，降溫距離和降溫幅度作為冷島評(píng)價(jià)指標(biāo)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[4]。近年來，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注影響綠地冷島效應(yīng)的因素[5]，如Li等[6]發(fā)現(xiàn)地表溫度（LST）與土地覆蓋結(jié)構(gòu)（如斑塊密度和聚集度）顯著相關(guān)，劉任棋等[7]認(rèn)為城市化進(jìn)程對(duì)城市熱環(huán)境的影響加劇，杜紅玉[8]研究了城市景觀格局對(duì)綠地降溫效應(yīng)的影響。但目前大多數(shù)研究關(guān)注中心城區(qū)公園綠地的冷島效應(yīng)，關(guān)于城郊綠地的冷島效應(yīng)及其影響因素的研究還比較少。因此，本研究以位于上海市“雙環(huán)”區(qū)域（圖1）的城郊綠地為研究對(duì)象，通過建立綠地冷島效應(yīng)的評(píng)價(jià)方法和影響因素指標(biāo)體系，分析評(píng)估夏季上海城郊綠地冷島效應(yīng)及其影響因素，為科學(xué)布局城郊綠地、提升其生態(tài)效益提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 城郊綠地提取與緩沖區(qū)的建立

本研究使用高分1號(hào)遙感影像，識(shí)別并選取“雙環(huán)”區(qū)域內(nèi)2020年前已建成的城郊綠地地塊共30個(gè)（圖2），面積為2～240 hm2不等，平均面積為44.56 hm2。

圖2 30塊綠地樣本的空間分布Fig.2 Spatial distribution of 30 green space samples

為準(zhǔn)確分析綠地產(chǎn)生的冷島效應(yīng)及對(duì)臨近區(qū)域的影響，采用緩沖區(qū)法研究綠地周邊環(huán)境的溫度變化。根據(jù)相關(guān)研究，上海市綠地產(chǎn)生冷島效應(yīng)對(duì)周邊溫度的影響距離約500 m[9]。為保證選取的緩沖區(qū)距離足以覆蓋綠地冷島效應(yīng)的最大影響范圍，本研究以每塊綠地邊界向外600 m范圍內(nèi)，以30 m為間隔生成的20個(gè)環(huán)形緩沖區(qū)作為研究數(shù)據(jù)的獲取范圍，且各樣本綠地的緩沖區(qū)范圍均不重疊。

1.2 地表溫度反演

上海夏季大氣中具有較高的水蒸氣，根據(jù)所處地域氣候、季節(jié)特征和計(jì)算精度等實(shí)際情況，本研究采用大氣校正方法反演地表溫度。由于上海夏季為6月-9月初，本研究對(duì)2020年6月1日-8月31日的Landsat8遙感影像熱紅外波段中值合成后進(jìn)行地表溫度反演。首先在Arcgis10.2完成坐標(biāo)校正，使用ENVI5.3進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，經(jīng)大氣校正、輻射定標(biāo)、圖像剪裁拼接等，為方便研究將分辨率統(tǒng)一為30 m。其次通過查詢網(wǎng)站（http://atmcorr.gsfc.nasa.gov）獲得大氣向上和向下輻射亮度與大氣在熱紅外波段中透過率等參數(shù)，計(jì)算得到輻射熱量進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為輻射亮溫，借助地表比輻射率修正輻射亮溫轉(zhuǎn)化為地表溫度。反演地表溫度結(jié)果如圖3所示，圖中采用均值—標(biāo)準(zhǔn)差法[10]劃分了冷熱島區(qū)。

圖3 2020年上海市城郊環(huán)帶地表溫度等級(jí)圖Fig.3 Grade map of surface temperature in suburban ring belt of Shanghai in 2020

1.3 城郊綠地冷島效應(yīng)評(píng)價(jià)方法

本研究選取降溫幅度、降溫距離兩個(gè)指標(biāo)，綜合評(píng)估城郊綠地冷島效應(yīng)[4]。

（1）綠地降溫幅度（GCR）。GCR為綠地與研究區(qū)域平均地表溫度差值，體現(xiàn)綠地自身的降溫能力，計(jì)算見公式（1）。其中：為研究區(qū)域平均地表溫度（℃），為第i塊綠地內(nèi)平均地表溫度（℃）。

（2）綠地降溫距離（GCD）。本研究采用斜率法[11]計(jì)算降溫距離，繪制距離—斜率圖分析變化圖。綠地降溫距離為斜率達(dá)到最低點(diǎn)或此后趨于穩(wěn)定的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置到綠地邊緣距離（圖4）。

圖4 斜率法測(cè)度降溫距離示意圖Fig.4 Grade map of surface temperature

1.4 冷島效應(yīng)影響因素的選擇

國(guó)內(nèi)外研究綠地冷島效應(yīng)的關(guān)鍵影響因素主要包含兩方面：綠地本體空間特征、區(qū)域環(huán)境因素[12]。其中，綠地本體空間特征主要從綠地形態(tài)和景觀格局特征[13]進(jìn)行量化分析，通過GIS提取每塊城郊綠地內(nèi)部與外部緩沖區(qū)范圍內(nèi)的土地利用，從綠地面積（Area）、周長(zhǎng)面積比、綠地類型的斑塊密度、形態(tài)、聚合度指數(shù)（AI）等，采用Fragstats4.2定量描述城郊綠地的景觀格局特征（表1）。

表1 冷島效應(yīng)影響因素Tab.1 Influencing factors of cold island effect

結(jié)合城郊特征，將區(qū)域環(huán)境因素細(xì)分為以區(qū)域主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)橹鞯淖匀画h(huán)境影響因素和城市建設(shè)等人為活動(dòng)影響指標(biāo)。研究表明，城市風(fēng)環(huán)境與各時(shí)期主導(dǎo)風(fēng)向是影響綠地冷島擴(kuò)散效果的重要自然環(huán)境因素。在城市風(fēng)場(chǎng)的作用下，綠地產(chǎn)生的冷氣沿著風(fēng)流動(dòng)的軌跡對(duì)環(huán)境產(chǎn)生輻射。由于夏季熱島效應(yīng)顯著，因此本文所指的主導(dǎo)風(fēng)向均為夏季主導(dǎo)風(fēng)向。本研究將綠地長(zhǎng)軸方向與主導(dǎo)風(fēng)向的夾角作為中介指標(biāo)引入指標(biāo)體系。通過ArcGIS 10.2的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓獲得城郊綠地的方向，計(jì)算研究區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向和綠地的方向角度差值，計(jì)算其與冷島效應(yīng)的相關(guān)性。

為統(tǒng)一計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)保證結(jié)果可靠性，對(duì)上海夏季主導(dǎo)風(fēng)向角度與綠地方向選取一致的坐標(biāo)軸，即正北方向?yàn)?°，主導(dǎo)風(fēng)向指向與正北向間的夾角為主導(dǎo)風(fēng)向角。由于上海夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，根據(jù)研究區(qū)域風(fēng)玫瑰可知上海夏季主導(dǎo)風(fēng)向角為112.5°，計(jì)算綠地方向和主導(dǎo)風(fēng)向角的差值見公式（2）。其中：為夏季主導(dǎo)風(fēng)向和綠地的方向角度差值（°），取值在[0，112.5]；為研究區(qū)域的主導(dǎo)風(fēng)向，在本研究中為112.5°；為綠地的方向角。

在人為活動(dòng)的影響因素中，研究選擇區(qū)域燈光總量指數(shù)（TNLI）[14-15]表征人口活動(dòng)強(qiáng)度，反映區(qū)域的發(fā)展程度，人為活動(dòng)影響指標(biāo)選取建筑高度、建筑密度、路網(wǎng)密度表征區(qū)域建設(shè)空間格局，反映城郊綠地周邊環(huán)境的建設(shè)強(qiáng)度[16]。

本研究通過美國(guó)國(guó)家海洋大氣管理局NOAA下屬的NCEI國(guó)家環(huán)境信息中心Earth Observation Group（https://payneinstitute.mines.edu/eog/）獲取2020年NPP/VIIRS夜間燈光數(shù)據(jù)。由于每天的云層等環(huán)境要素影響存在差異，為減小誤差，研究同樣將2020年夏季（6月1日-8月31日）夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行中值合成，通過Arcgis10.2重采樣、裁剪等得到2020年夏季城郊環(huán)帶夜間燈光數(shù)據(jù)。

區(qū)域燈光總量指數(shù)（TNLI）計(jì)算見公式（3）。其中：表示每個(gè)像元的夜間燈光數(shù)值；n表示區(qū)域總像元數(shù)。

路網(wǎng)密度（RD）以各緩沖區(qū)范圍內(nèi)的道路為統(tǒng)計(jì)對(duì)象，超出緩沖區(qū)邊界的道路不在計(jì)算范圍之內(nèi)，具體見公式（4）。其中：W為寬度為3.5 m或以上的道路的累計(jì)長(zhǎng)度（km），S為評(píng)估單位的總面積（km2）。

建筑密度（BD）為緩沖區(qū)范圍內(nèi)建筑面積與緩沖區(qū)面積的比值，計(jì)算公式見公式（5）。其中：Sbuild為緩沖區(qū)范圍建筑面積，Sbuffer為各綠地600 m緩沖區(qū)的總面積（m2）。

平均建筑高度（BH）為600 m緩沖區(qū)內(nèi)各建筑高度與占地面積乘積之和與所有建筑占地面積的比值，計(jì)算方法見公式（6）。其中：Hi為緩沖區(qū)范圍內(nèi)第建筑的高度（m），Si為第建筑的占地面積（m2）[17]。

城郊綠地冷島效應(yīng)影響因素使用SPSS26.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Pearson相關(guān)系數(shù)分析影響因素與冷島效應(yīng)指標(biāo)之間的相關(guān)性，多元回歸分析用于進(jìn)一步探究綠地冷島效應(yīng)兩個(gè)指標(biāo)與影響因素的定量關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 城郊綠地冷島效應(yīng)評(píng)價(jià)

2.1.1 城郊綠地降溫幅度

2020年上海城郊樣本綠地平均降溫幅度為1.69℃，降溫幅度范圍為0.05～4.25℃。城郊綠地的降溫幅度整體相對(duì)較低，降溫幅度在2℃以上的綠地僅占綠地樣本的30%（圖5）。降溫幅度高的區(qū)域與研究區(qū)內(nèi)冷島集中區(qū)具有較高一致性，主要分布在城郊環(huán)帶的東南部和南部，但在西北聚集熱島區(qū)域也存在部分高降溫幅度的綠地，可能因?yàn)槲鞅辈康木G地周邊均有較高的建筑群，形成較大的陰影區(qū)。緊鄰?fù)猸h(huán)綠帶，靠近中心城區(qū)的城郊綠地降溫幅度較高，均超過樣本綠地的平均降溫幅度，可見位于或鄰近熱島區(qū)域和位于夏季主導(dǎo)風(fēng)向上的綠地降溫幅度較強(qiáng)。

圖5 城郊綠地降溫幅度Fig.5 Suburban green areas’ cooling amplitude

2.1.2 城郊綠地降溫距離

2020年上海城郊樣本綠地平均降溫距離為202.5 m，降溫距離的范圍為120～420 m。與前人研究[17]的結(jié)論類似，城郊綠地的降溫距離有限。降溫距離較高的城郊綠地分布較離散，均位于外環(huán)綠帶外超過600 m的區(qū)域。臨近外環(huán)綠帶的城郊綠地降溫距離多在150～240 m，表明綠地冷島效應(yīng)對(duì)環(huán)境的輻射范圍受到周邊的影響顯著，臨近中心城區(qū)的城郊綠地雖降溫幅度較高，但降溫距離受到中心城區(qū)高溫?zé)釐u的作用，抑制綠地冷島效應(yīng)向外擴(kuò)散能力，影響綠地冷島的影響范圍。部分綠地呈現(xiàn)出內(nèi)部溫度低，但降溫距離較短的情況，表明內(nèi)部較低地表溫度的綠地并不一定有較長(zhǎng)的降溫距離，當(dāng)周邊建設(shè)用地占比較大且高層建筑密集，建成區(qū)產(chǎn)生熱量大且散熱速度慢，地表溫度高，綠地產(chǎn)生的降溫效益難以向周圍擴(kuò)散。

2.2 城郊綠地冷島效應(yīng)的影響因素分析

2.2.1 綠地自身特征對(duì)冷島效應(yīng)的影響

（1）綠地面積。通過相關(guān)性分析表明，城郊綠地面積與降溫幅度正相關(guān)，大型綠地降溫幅度更強(qiáng)（圖6），綠地自身降溫能力隨綠地面積增加而提升，因此，城郊環(huán)帶建設(shè)大型綠地可更顯著降低區(qū)域溫度。

圖6 城郊綠地面積與降溫幅度擬合曲線Fig.6 The fitting curve of suburban green area and cooling amplitude

但城郊綠地面積與降溫距離呈負(fù)相關(guān)（圖7），綠地面積越大，降溫距離越短?？赡苁怯捎诖笮途G地與外界接觸面積大且熱量交換頻繁，因此綠地產(chǎn)生的冷島可顯著緩解綠地外較近范圍內(nèi)熱島，具有明顯環(huán)境降低溫度的作用，但大面積綠地輻射的環(huán)境面積更廣，大型綠地周邊的降溫效益比小規(guī)模綠地消耗更為迅速，故大型綠地的降溫效益難以傳遞到更遠(yuǎn)的區(qū)域。圖中顯示，當(dāng)綠地面積達(dá)到175 hm2時(shí)，降溫距離下降幅度趨緩，外界的降溫范圍變化達(dá)到下限170.69 m，綠地降溫效果與熱環(huán)境對(duì)冷島的供需達(dá)到較為平衡的狀態(tài)，超出175 hm2，綠地產(chǎn)生冷島會(huì)低于熱環(huán)境的消耗，影響的范圍較近。

圖7 城郊綠地面積與降溫距離的擬合曲線Fig.7 The fitting curve of the suburban green space area and cooling distance

（2）綠地形態(tài)。城郊綠地形態(tài)（周長(zhǎng)面積比，PARA）與降溫幅度顯著負(fù)相關(guān)，綠地形狀越復(fù)雜，降溫幅度越低。進(jìn)一步由城郊綠地內(nèi)部平均地表溫度與綠地形態(tài)的擬合曲線（圖8）可知，PARA≤1時(shí)，綠地內(nèi)部溫度隨其增加而明顯上升；當(dāng)PARA＞1時(shí)，綠地內(nèi)部溫度變化趨勢(shì)趨于平緩。因此建設(shè)城郊綠地時(shí)應(yīng)盡量采用簡(jiǎn)單形狀的綠地，且城郊綠地形狀復(fù)雜度控制在PARA≤1時(shí)，更有利于降低綠地內(nèi)部溫度。當(dāng)綠地形態(tài)趨于復(fù)雜時(shí)，與環(huán)境的接觸邊界越長(zhǎng)，接觸面積越大，綠地內(nèi)外熱交換程度加劇，綠地內(nèi)部溫度上升，降溫幅度減弱。

圖8 城郊綠地形態(tài)與降溫幅度的擬合曲線Fig.8 Fitting curve of suburban green space pattern and cooling amplitude

PARA與降溫距離呈現(xiàn)非線性關(guān)系（圖9）。整體上綠地形狀復(fù)雜對(duì)降溫距離存在正向影響，但降溫距離與PARA的關(guān)系較為復(fù)雜。綠地的PARA在0～0.81時(shí)，降溫距離隨綠地PARA的增加而縮短。在此范圍內(nèi)能量交換程度有限，降溫距離呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。PARA達(dá)到0.81時(shí)降溫距離縮減到極小值196.62 m。當(dāng)PARA位于0.81～2.67范圍內(nèi)，綠地形態(tài)復(fù)雜度對(duì)降溫距離起到促進(jìn)作用，可擴(kuò)大冷島效應(yīng)的影響范圍。而PARA達(dá)到2.67時(shí)降溫距離增加到極大值352.79 m，此后增加綠地周長(zhǎng)面積比，降溫距離顯著下降。因此，基于環(huán)境降溫效益的綠地設(shè)計(jì)需考慮城郊綠地形態(tài)對(duì)降溫距離的復(fù)雜影響，選擇合適的綠地形態(tài)以充分發(fā)揮綠地降溫能力。

圖9 城郊綠地形態(tài)與降溫距離的擬合曲線Fig.9 Fitting curve of suburban green space pattern and cooling distance

（3）綠地類型。城郊綠地中林地是明顯的降溫斑塊，顯現(xiàn)出較好的降溫效果，能夠有效降低綠地內(nèi)部溫度并影響冷島方向的形成。同時(shí)，降溫幅度與林地斑塊密度負(fù)相關(guān)，與總邊緣長(zhǎng)度正相關(guān)，表明當(dāng)林地斑塊布局分散、斑塊破碎化程度越大時(shí)，增加與環(huán)境的熱交換，使得涼爽的氣候傳遞到周邊空間，能夠有效提升降溫幅度。由綠地內(nèi)林地斑塊密度與降溫幅度擬合曲線（圖10）可知，斑塊密度大于60個(gè)/hm2后，降溫幅度下降程度趨緩。斑塊密度小于60個(gè)/hm2時(shí)，林地斑塊分散時(shí)降溫幅度更大。

圖10 城郊綠地內(nèi)林地斑塊密度與降溫幅度的擬合曲線Fig.10 The fitting curve of forest patch density and cooling amplitude

另外，水體的面積與斑塊數(shù)量與綠地降溫幅度正相關(guān)，促使綠地內(nèi)外溫度差上升，對(duì)降溫幅度有促進(jìn)作用。而林地斑塊形態(tài)與降溫距離呈負(fù)相關(guān)，斑塊形態(tài)越復(fù)雜，降溫距離越短，綠地能影響的最大降溫范圍越小。綠地內(nèi)斑塊形態(tài)復(fù)雜加大了熱量傳遞和消耗，有助于降低綠地內(nèi)部溫度，但減少了向外界擴(kuò)散的面積。表明綠地內(nèi)景觀斑塊的形態(tài)特征對(duì)降溫距離和降溫幅度的影響存在權(quán)衡[18]。同時(shí)，當(dāng)綠地內(nèi)部景觀破碎化程度越低，降溫距離越大。

2.2.2 區(qū)域環(huán)境因素對(duì)冷島效應(yīng)的影響

（1）城市風(fēng)場(chǎng)有助于傳遞綠地冷島效應(yīng)。研究區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向與綠地方向夾角對(duì)降溫幅度和降溫距離存在負(fù)向影響（表2）。即綠地長(zhǎng)軸方向與主導(dǎo)風(fēng)向夾角越小可明顯提高降溫距離和降溫幅度。這表明當(dāng)綠地的方向更接近主導(dǎo)風(fēng)向時(shí)，城市風(fēng)場(chǎng)對(duì)綠地產(chǎn)生的局部低溫具有更強(qiáng)的傳遞能力，降溫范圍隨著氣流的擴(kuò)散輻射到更遠(yuǎn)的區(qū)域。因此綠地主軸方向沿城市主導(dǎo)風(fēng)向布局將有助于冷島效應(yīng)輻射距離。

表2 區(qū)域環(huán)境因素與城郊綠地降溫幅度相關(guān)性Tab.2 Correlation between regional background factors and suburban green space’s cooling amplitude

（2）人類活動(dòng)干擾低溫?cái)U(kuò)散，建筑遮陰有助于提升降溫距離。人為活動(dòng)影響對(duì)降溫距離的影響較為顯著，降溫距離與區(qū)域燈光總量呈負(fù)相關(guān)，反映人口、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間分布和活躍度會(huì)減小綠地的降溫距離。但降溫距離與建筑密度、高度正相關(guān)，且與路網(wǎng)密度呈顯著正相關(guān)。反而由于建筑投射下的陰影同樣可以有效降低區(qū)域溫度，擴(kuò)大低溫區(qū)域。因此適當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)用地布局可增加降溫距離，對(duì)綠地冷島效應(yīng)的擴(kuò)散有促進(jìn)作用。由降溫距離與建筑密度、路網(wǎng)密度擬合曲線（圖11）可知，建筑密度對(duì)降溫距離的影響存在閾值，當(dāng)綠地緩沖區(qū)范圍內(nèi)建筑密度小于0.125 km/km2，降溫距離顯著增加達(dá)到247.1 m；路網(wǎng)密度與降溫距離始終呈現(xiàn)同向增長(zhǎng)的趨勢(shì)，表明目前綠地緩沖區(qū)內(nèi)的路網(wǎng)密度未達(dá)到對(duì)降溫距離的影響上限，與城郊綠地位于郊區(qū)，路網(wǎng)建設(shè)密度較低有關(guān)。在開展城郊綠地規(guī)劃時(shí)，在綠地周邊約600 m范圍內(nèi)適當(dāng)配置建筑密度為0.125 km/km2的建設(shè)用地，或適當(dāng)增加路網(wǎng)建設(shè)可顯著擴(kuò)大降溫范圍。但是，降溫幅度與建筑密度、高度和路網(wǎng)密度負(fù)相關(guān)，說明了人類活動(dòng)對(duì)綠地的降溫幅度有抑制作用。

圖11 城郊綠地降溫距離與建筑密度、路網(wǎng)密度擬合曲線Fig.11 The fitting curve of cooling distance of suburban green space and building density or road network density

3 基于降溫效益的城郊用地規(guī)劃和綠地布局優(yōu)化策略

3.1 權(quán)衡降溫需求的綠地空間特征分異策略

本研究中，從綠地及其環(huán)境的影響作用來看，城郊綠地的降溫幅度與降溫距離存在一定的權(quán)衡關(guān)系，提高城郊綠地的冷島效應(yīng)需要根據(jù)降溫需求，提出適宜對(duì)策。

當(dāng)待建綠地所在區(qū)域或臨近區(qū)域存在較顯著的熱島效應(yīng)，需要顯著降低溫度時(shí)，則以提高降溫幅度為主要目標(biāo)?？赏ㄟ^增加綠地規(guī)模，簡(jiǎn)化綠地形態(tài)和提升內(nèi)部景觀斑塊的異質(zhì)性來提升綠地自身的降溫能力。通過增大綠地內(nèi)部林地斑塊面積并分散配置林地斑塊來提升降溫幅度，減少綠地內(nèi)不透水面比例或增加建設(shè)用地形態(tài)復(fù)雜程度促進(jìn)熱量逸散降低自身溫度。綠地外圍宜布局密度低而分散的高層建筑為主。

當(dāng)綠地距離中心城區(qū)超過200 m時(shí)，環(huán)境對(duì)綠地降溫效益輻射的需求更強(qiáng)，需要傳輸郊區(qū)涼爽的空氣緩解中心城區(qū)的熱島效應(yīng)，以提高降溫距離成為主要目標(biāo)。如前所述，綠地規(guī)模不是越大降溫距離越大，一般控制在175 hm2以下，適當(dāng)增加綠地形態(tài)復(fù)雜程度，周長(zhǎng)面積比為0.8～2.7，有助于實(shí)現(xiàn)冷島影響區(qū)域更遠(yuǎn)的降溫目標(biāo)。

3.2 增加藍(lán)綠空間景觀組合配置

研究表明，綠地中水體、林地的降溫效益相對(duì)明顯，水體和林地是城郊環(huán)帶重要的“冷島源”?？梢娝{(lán)綠空間鑲嵌的景觀格局對(duì)熱環(huán)境的影響具有疊加作用，這在其他學(xué)者的研究中已經(jīng)得到證實(shí)[7]。上海郊區(qū)水網(wǎng)密布，城郊土地覆蓋呈現(xiàn)出農(nóng)林濕居混合的景觀特征，因此在城郊環(huán)帶規(guī)劃建設(shè)中，注重藍(lán)綠空間的耦合，充分利用原有的藍(lán)色空間形成藍(lán)綠空間鑲嵌布局，增強(qiáng)整體冷島效應(yīng)影響效果，高效實(shí)現(xiàn)區(qū)域降溫目標(biāo)。

3.3 控制綠地的布局和形態(tài)

平行于或接近區(qū)域的夏季主導(dǎo)風(fēng)向時(shí)，有助于定向增強(qiáng)冷島，降低地表溫度。因此在選址建設(shè)城郊綠地時(shí)，綠地形態(tài)應(yīng)有一定的主軸方向，并且該方向應(yīng)平行于上海的夏季主導(dǎo)方向?？臻g布局以中心城區(qū)的東南、南部為重點(diǎn)區(qū)域。

4 結(jié)論

本研究選取上海市城郊“雙環(huán)”區(qū)域的30個(gè)綠地斑塊為研究對(duì)象，通過地表溫度反演，對(duì)城郊綠地的冷島效應(yīng)從降溫幅度和降溫距離兩個(gè)方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并從城郊綠地空間格局特征和外部環(huán)境特征兩個(gè)方面分析了冷島效應(yīng)的影響因素，為改善上海市城郊綠地的冷島效應(yīng)和科學(xué)布局提供了依據(jù)。

研究發(fā)現(xiàn)城郊綠地冷島效應(yīng)指標(biāo)相互影響，即降溫距離與降溫幅度存在權(quán)衡。提升降溫效應(yīng)途徑包括綠地的選址、布局形態(tài)、規(guī)模，藍(lán)綠空間耦合、城市開發(fā)強(qiáng)度、與夏季主導(dǎo)風(fēng)向的關(guān)系等方面。

本研究的結(jié)論建立在選取的30個(gè)上海市城郊綠地斑塊的基本數(shù)據(jù)測(cè)算和統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上得到的，因選取的研究樣本具有一定的隨機(jī)性，相關(guān)研究結(jié)論仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。

注：文中圖表均由作者繪制。