济南市百花公园春季微气候特征研究

张 洁，尹德洁，夏甜甜，杨文静，蒙 飞，徐晓蕾*

(1.山东建筑大学建筑城规学院,山东济南 250101；2.济南易通城市建设股份有限公司,山东济南 250101)

随着城市化进程的加快，全球变暖、城市热岛、雾霾、降水时空格局改变等极端事件频发，且强度及空间范围不断扩大，均以直接或间接的方式威胁着人类的生命与健康。与此同时，伴随生活和工作节奏的不断加快和压力的增大等因素，亚健康状态人群逐渐增多。如何在城市环境问题和健康问题凸显的大背景下，在有限的空间内营造适宜的户外环境，促进人群户外运动，进而改善亚健康状态显得尤为重要。

已有研究表明，作为城市户外活动的重要承载体，园林空间的生态调节作用可以有效改善城市气候微环境，研究范围涉及不同的风景园林要素、类型场地和季节，且研究区域多集中在东北、华北、华东地区。而有关山东省风景园林空间微气候研究鲜见报道。为此，笔者以山东省济南市百花公园作为研究对象，研究其春季不同空间的微气候特征及其舒适度变化，以期为济南地区风景园林空间微气候的营造提供理论基础。

1 研究内容与方法

百花公园位于山东省济南市历城区二环内，交通便利，周边分布着大量办公区、商业区以及众多的居住区，人口密度大，公园使用者人数众多(图1)。公园闹中取静，是一座集休闲、健身、植物观赏为一体的免费开放性公园。不仅空间类型丰富，而且具有较高知名度与代表性。

图1 百花公园区位Fig.1 Location of Baihua Park

测点选择。通过对公园进行实地踏查，选取园内6个高聚集休闲体育活动场地进行观测(图 2)，观测点特征见表 1，其中以西门广场(S)作为对照(CK)。

小气候因子测定。测定时间为春季，选择天气晴朗、伴有微风的天气进行测定。试验采用可移动风向仪kestre5500和数字光强照度计TES-1339，在距离地面1.5 m的位置对各观测点同步测定温度、湿度、风速、光照强度，观测持续4 d。观测时间为每日8：00—17：00，每1 h 1次。每个样地区域采用对角线法选择3～5个点进行观测，每个测点3 min，设置20 s读取1次数据。

图2 测点布局Fig.2 Measure distribution

表1 测定样地概况

人体舒适度计算。虽然目前关于人体舒适度指数的计算公式及方法略有不同，但均认为空气温度、空气相对湿度、风速是影响人体舒适度的重要因子。该研究采用山东省气象局计算人体舒适度指数公式获取实际人体舒适度指数。

采用Excel计算各测点不同时刻微气候因子平均值及人体舒适度指数。利用SPSS 25.0进行单因素方差分析、Duncan多重比较、检验及相关性分析，比较分析各测点间的微气候因子差异、日均降温增湿效果及各因子间的相关性。

2 结果与分析

温度。春季公园内所有测点的气温均呈先升后降的趋势(图3)。与CK相比，各场地气温均不同程度低于CK，温差在1.3～2.3 ℃，具有明显的降温效应，且这种降温效果一直持续到17:00。方差分析结果显示，各场地(除S)与CK间气温存在显著差异(<0.05)，说明一定面积的植物群落、水体及建筑对场地环境具有明显的降温效果(表2)。与CK相比，其他场地的日均降温率为5.3%～9.4%。从图3可见，以S整体气温最低，在16:00时场地气温与CK差值最大。无遮阴的开场空间(CK和S)在测试期间气温均高于半开敞空间和覆盖(封闭)空间，这是由于场地内没有园林要素的遮挡，光照充足，因此气温较高。

图3 不同场地气温日变化特征Fig.3 The daily change characteristics of temperature in different sites

表2 不同场地微气候因子单因素方差分析

相对湿度。由图4可知，各场地空气相对湿度日间动态均呈现“U”形变化趋势，以晨间相对湿度最高，13：00—14：00降至最低。由表 2可知，S、S的相对湿度与CK存在显著差异，增湿率分别为10.5%、9.4%，说明场地内的植物群落对场地环境具有明显的增湿功能。覆盖(封闭)空间(S)和半开敞空间(S和S)的空气相对湿度较其他空间更高，这可能是由于光照相对较少，空气流通速度相对较慢，限制了水汽蒸发速度，进而空气相对湿度较大。而同为覆盖(封闭)空间S的空气相对湿度较低，主要是由于其是建筑空间所致。

图4 不同场地空气相对湿度日变化特征Fig.4 The daily change characteristics of air relative humidity in different sites

光照强度。由图5可知，随着时间的推移，各场地内的光照强度总体呈先升后降的趋势。方差分析显示，CK和S的光照强度与其他各场地光照强度存在显著差异(表 2)，说明植物群落及建筑具有明显的遮阴功能。其中，以CK的光照强度最大，其次为S，可能是由于场地内没有或者仅有少量遮阴所致。而S的光照强度最小，仅16.2 klx。与CK相比，S的遮阴率达74.4%，初步分析是由于测量一直在亭内进行，亭子与周边的植物群落极大地遮挡了太阳光的直射，数值的变化更多是由于光的漫反射及衍射导致。

风速。由图6可知，各场地风速变化虽与时间无明显的相关性，但各场地与CK的风速存在显著差异(表 2)。场地内CK由于周边无任何遮挡物，午后时分的风速明显高于其他场地。其中，S的风速显著低于其他各场地，初步分析是由于场地内五角枫树阵形成的覆盖空间在很大程度上削弱了风速，呈现风速较低。

图5 不同场地光照强度日变化特征Fig.5 The daily change characteristics of light intensity in different sites

图6 不同场地风速日变化特征Fig.6 The daily change characteristics of wind speed in different sites

已有研究表明，人体舒适度指数在50～70时，人体感觉最为舒适。由表 3可知，与CK相比，S～S场地人体舒适度具有一定程度降低，但各场地间差异不显著。S、S、S场地在午后舒适度指数高于50，人体感觉凉爽。其中，以CK的舒适度指数最高，初步分析是由于其为空旷硬质铺装广场，日出后太阳辐射增强，光能快速被铺装吸收、反射并转换为热能，引起场地气温升高。其他场地由于均存在一定数量或者一定面积的植物群落、水体及建筑物，在晨间及上午时间段舒适指数略低于CK，在午后同样能达到相对较为适宜的舒适度。

由表4可知，舒适度与温度呈极显著正相关(=0876，<0.01)，与相对湿度呈极显著负相关(=-0768，<0001)。公园内场地的光照强度与温度、相对湿度间均分别呈显著正相关(=0357，<005)和负相关(=-0317，<005)；温度与相对湿度、风速分别呈极显著负相关(=-920，<001)和极显著正相关(=0415,<001)，与光照强度呈显著正相关(=0357，<0.05)。进一步证实了光照强度显著影响着空气温度和相对湿度。

表 3 不同场地在不同时刻的舒适度指数变化

表4 舒适度指数与微气候因子间的相关性分析

3 结论

(1)与CK相比，在植物、水体、建筑等园林要素及其空间布局的共同作用下，对园内场地的微气候均有显著的调节效应，气温有不同程度的降低，空气相对湿度有显著升高。

(2)空气相对湿度与温度、风速及光照强度呈极显著或显著负相关。随着温度的升高，风速和光照强度的增强，空气相对湿度降低。各场地的平均相对湿度以8:00最高，13:00前后最低。

(3)无论是植物遮阴还是建筑遮阴均可有效削减太阳辐射，且对测点空间的微气候环境有显著的影响。合理利用植物及建筑遮阴可有效调节园林空间的微气候，而建筑遮阴对于太阳辐射的削减效果优于植物。这说明合理创造遮阴，可以调节园林空间的微气候。

(4)园内所有测点场地在晨间比较凉，而午间及下午舒适度指数升高，均呈现较为凉爽、舒适的感觉。虽然各场地间舒适度指数差异不显著，但与CK相比，在一定程度上延缓了舒适度指数的升高。

通过对百花公园春季微气候的实测可以发现，不同园林要素及其组合对所在空间的微气候有不同程度的调节作用。园林设计时，可以根据场地空间的功能以及预设使用者类型，有针对性地进行园林要素的搭配，通过营造适宜的遮阴可有效削减太阳辐射以及调节局部空间的温湿度，为使用者提供舒适宜人的活动空间。由于场地开放时间受限，未对园内测点空间的微气候因子进行全天实地采集。后续将会把公园作为一个整体，深入分析其对周边环境的调节作用。