全 文 ：第 35 卷第 16 期
2015年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.35,No.16
Aug.,2015
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国土资源部科研专项(201411010鄄03); 中央高校基本科研业务费专项资金(2013QC040)
收稿日期:2013鄄12鄄13; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄10鄄08
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: zhuchunyang@ mail.hzau.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201312132951
朱春阳.城市湖泊湿地温湿效应———以武汉市为例.生态学报,2015,35(16):5518鄄5527.
Zhu C Y.Effects of urban lake wetland on temperature and humidity: a case study of Wuhan City.Acta Ecologica Sinica,2015,35(16):5518鄄5527.
城市湖泊湿地温湿效应
———以武汉市为例
朱春阳*
华中农业大学园艺林学学院 风景园林系, 武汉摇 430070
摘要:选择武汉城市三环内主城区 14块湖泊湿地为研究对象,采用小尺度定量测定的方法,研究城市湖泊湿地与温湿效应间的
关系。 结果表明:(1)城市湿地温度值与面积指数、距离指数呈显著负相关,与景观形状指数呈显著正相关(P<0.05);湿度值与
面积指数、距离指数、环境类型指数呈显著正相关,与景观形状指数呈显著负相关(P<0.05)。 其中面积指数的贡献值最大。
(2)14块湖泊湿地的降温增湿效应排序为湖泊 11—14>湖泊 6—10>湖泊 1—5。 当湖泊湿地面积为 9.2—12.2 hm2 时,其降温增
湿效应明显;当湖泊湿地面积为 308.4hm2 左右时,降温效应显著且趋于稳定,湖泊湿地面积为 67.6hm2 左右时,增湿效应显著
且趋于稳定(P<0.05)。 当湖泊湿地面积达到临界值之后,多斑块离散型(Dispersive)湖泊湿地布局对整个城市环境的降温增湿
效应更为显著。
关键词:城市湖泊湿地; 面积; 指数; 温度; 相对湿度
Effects of urban lake wetland on temperature and humidity: a case study of
Wuhan City
ZHU Chunyang*
Department of Landscape Architecture, College of Horticulture and Forest, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China
Abstract: To study the effects of urban lake wetlands with different areas (WA), geometry ( landscape shape index, LSI),
and location with reference to a defined city center (DIST), and surrounding a non鄄built鄄up area proportion around 500 m
of wetland ( PB) on air temperature and relative humidity in summer, fourteen urban lake wetlands in central areas of
Wuhan were selected. The temperature and relative humidity in summer were measured using small鄄scale quantitative
measurement methods. Furthermore, the relationships between air temperature, relative humidity of urban lake wetlands,
and WA, LSI, DIST, and PB were investigated to provide a scientific background for the construction of urban lake
wetlands. The results showed that (1) the air temperature was negatively correlated with WA and DIST (P < 0.05), and
positively correlated with LSI. The air relative humidity was positively correlated with WA, DIST, and PB, and negatively
correlated with LSI(P < 0.05).The area of the lake wetland had the greatest effect on variations in temperature and relative
humidity.(2) The benefits of urban lake wetland on temperature and relative humidity were associated with the areas of
fourteen lake wetlands. Furthermore, the order was lake wetlands 11—14 > lakes 6—10 > lakes 1—5. The urban lake
wetlands that had an area of 9.2—12.2 ha had an obvious effect on the decrease in temperature and increase in humidity.
When the area of wetland was around 308.4 ha, its effect on the decrease of temperature was stable; and for the increase in
humidity, the area was around 67.6 ha (P < 0.05). When the urban lake wetland area reached a certain critical value, it
would have an obvious effect on the decrease in air temperature and increase in humidity with dispersive lake wetlands in the
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urban environment.
Key Words: urban lake wetland; area; index; temperature; relative humidity.
城市湿地是在城市环境中、受人为干扰形成的,是城市生态系统的重要组成部分,是以自然景观为主的城
市公共开放空间[1]。 城市湿地具有巨大的热容量和强烈的水分蒸发[2],是改善城市生态环境的有效途径之
一,在调节城市人居环境小气候方面发挥着重要的作用[3鄄4]。 城市湖泊湿地是城市湿地生态系统的重要组成
部分,是镶嵌于城市建成区硬质基底中的湿地斑块,具有斑块状、分散性及功能特殊性等特点,对区域环境具
有巨大的调节功能和环境效益[5]。 城市湖泊湿地不仅可以改善湿地内部环境的小气候条件,而且对周围环
境也有极大的改善效应[6]。 然而在众多类型的湖泊湿地中,由于其面积、形状、位置及环境类型等的不同,所
发挥的生态效应也不同。
图 1摇 试验选点位置图
Fig.1摇 Location of urban lake wetlands
国内外针对城市湿地的相关研究集中于以下两个方面:一方面利用卫星、航拍等资料进行效应分析。 研
究发现城区大面积湿地或植被的区域具有相对较低的地表温度[7鄄9],距离湿地 300m 范围内影响效果显
著[10]。 相关研究表明水体有效减缓城市热岛的强度和效应在一定程度上受水体面积、景观形状指数、距城区
中心的距离及周边建成区比例影响[11]。 另一方面利用气象观测等资料和数值模拟进行温湿效应分析。 研究
表明水体的面积和布局是影响小气候效应的重要因素,水体面积越大对环境影响越大,多块、密集分布的小面
积水体对环境的降温增湿效果明显[12],分散型的水体布局对城市区域微气象环境的影响更为显著[13]。 国内
外采用小尺度定点定量测定方法对城市湿地生态环境效应的研究较少,小尺度观测方法更适应于数据分析的
多样性与动态性,更能反映小尺度区域的环境质量,更能清晰分析同一地区不同时间、同一时间不同测试点生
态指标变化的动态规律。 另外,鉴于城市湖泊湿地研究对象及其周边环境的多样性与可变性,本研究将湖泊
湿地的面积、形状、位置、环境类型指数进行多元回归分析,更为精确地分析城市湖泊湿地温湿效应的空间分
异特征及其影响因素,探索可以显著发挥温湿效应的湖泊湿地类型,对建立城市湖泊湿地评价指标、城市湖泊
湿地规划具有重要意义。
1摇 研究内容与方法
1.1摇 研究区域概况
湖北省武汉市(E113毅41忆—115毅05忆,N29毅58忆—31毅
22忆)位于长江中下游江汉平原东部,具有丰富的湖泊湿
地资源,被称为“百湖之市冶,其水域面积占全市土地面
积的 1 / 4,构成武汉极具特色的滨江滨湖水生态环境。
城市中心区共有 38个湖泊,其中面积大于 1km2的湖泊
达到 16个。
研究场地位于武汉市三环内主城区(E114毅13忆—
114毅21忆,N30毅29忆—30毅36忆)。 气候属亚热带季风性湿润
气候区,夏季高温、降水集中,冬季冷凉湿润。 全年 1 月
平均气温最低,为 3.0益,7月平均气温最高,为 29.3益,
夏季 长 达 135d。 梅 雨 季 节 雨 量 集 中, 年 降 水
量 1205mm。
1.2摇 研究场地设计
选择武汉城市三环内主城区立地条件相似的湖泊
湿地 14块(图 1,表 1)。
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表 1摇 所选 14块城市湖泊湿地基本资料
Table 1摇 Basic characteristics of urban lake wetlands
湖泊
Lakes
位置
Location
湖泊湿地
面积 / km2
Area
平均水深 / m
Average depth of lakes
主要湿地植物
Main wetland plants
内沙湖 2环内 0.035 1.2 莲 Nelumbo nucifera、睡莲 Nymphaea tetragona
小南湖 2环内 0.036 1.3 浮萍 Lemna minor
后襄湖 2环内 0.043 1.7 香蒲 Typha orientalis
西湖 2环内 0.051 1.4 无 None
莲花湖 2环内 0.075 1.0 莲、睡莲
菱角湖 2环内 0.092 1.4 香蒲、莲、西旱莲子草 Alternanthera philoxeroides
北湖 2环内 0.094 1.6
芦苇 Phragmites communis、白茅 Imperata cylindrica、菰群
丛 Zizania caduciflora association、 凤 眼 莲 Eichhornia
crassipes、槐叶萍 Salvinia natans、浮萍、紫萍 Spirodela
polyrhiza、满江红 Azolla imbircata、西旱莲子草
鲩子湖 2环内 0.103 1.5 菖蒲 Acorus calamus、莲
机器荡子 2环内 0.104 1.7 无 None
晒湖 2环内 0.122 1.2 无 None
月湖 2环内 0.676 1.6
香蒲、水蓼 Polygonum hydropiper、莲、凤眼莲、浮萍、双穗
雀稗 Paspalum distichum 、鹅观草 Roegneria kamoji、葎草
Humulus japonicus、西旱莲子草
外沙湖 2环内 3.084 1.0 芦苇、狭叶香蒲 Typha angustifolia、水蓼、莲、浮萍、水芹Oenanthe javanica、双穗雀稗、西旱莲子草
墨水湖 2—3环 3.757 1.6
芦苇、白茅、红蓼、辣蓼 Polygonum flaccidum、莲、荇菜
Nymphoides peltatum、水芹、水鳖 Hydrocharis dubia、西旱莲
子草
南湖 2—3环 7.640 1.5 白茅、红蓼 Polygonum orientale、凤眼莲、鹅观草、西旱莲子草
1.3摇 测试内容与方法
温湿度的测试:每块湖泊湿地设置 4个样地,每个样地设置 4 条样线,样线沿湖泊湿地边界设置;在湖泊
湿地周边空旷裸地处选择 40个点作试验对照;在距地面 1.5m处进行连续观测。
测定时间选择湿地生态改善作用最为明显的 2013年 7月上旬进行,7:00—20:00每 1 h一次分别对每条
样线及对照处的温度、相对湿度进行同步测定,挑选晴好无风的 3d进行数据分析。
1.4摇 测试仪器
测试仪器采用德国产德图温湿度仪 testo 625 温湿度测试仪。 温度测定范围为-10—60益,分辨率为
0.1益;湿度测定范围为 0—100%RH,分辨率为 0.1%RH。
2摇 结果与分析
2.1摇 不同景观指数对温度、相对湿度值变化的影响
分别计算 14块湖泊湿地各测试点 3d同一时刻的温、湿度平均值,再将 3d 所有时刻的温、湿度平均值加
以平均,算得每块湖泊湿地的平均温度、湿度值(表 2)。
将 14块湖泊湿地内 56块样地数据进行多元线性回归分析(表 3),得出四项景观指数对湿地温湿度影响
的贡献值,预测模型如下:Y=b0+b1WA+b2LSI+b3DIST+b4PB,式中,Y 代表温湿度的影响值;b0 代表常数;
b1,…,b4代表每个变量的系数;WA为湿地面积;LSI 为景观形状指数,L代表周长,A代表面积;DIST(位置)
为距中心城区的距离;PB(环境类型)为测试点外侧 500m 范围内非硬质下垫面所占比例[10](500m 范围内气
温变化值趋于稳定)。
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图 2摇 试验布点示意
Fig.2摇 Schematic diagram of measuring points
表 2摇 14块湖泊湿地景观指数及平均温湿度资料
Table 2摇 Basic characteristics of urban lake wetlands with landscape index and average air temperature and relative humidity
湖泊
Lakes
面积 WA / hm2
Wetland area
景观形状指数 LSI
Landscape
shape index
距中心城区
距离 DIST / km
Distance away
from a defined
city center
湿地外侧 500m
范围内非硬质下垫
面所占比例 PB
Surrounding non鄄
built鄄up proportion
around 500m
of wetland
平均温度 AT / 益
Average temperature
平均相对湿度 ARH / %
Average relative
humidity
内沙湖 3.5 1.10 4.59 0.30 34.0 53.7
小南湖 3.6 1.63 4.53 0.33 34.5 54.1
后襄河 4.3 1.62 6.65 0.34 34.3 54.6
西湖 5.1 1.04 5.48 0.26 34.0 54.1
莲花湖 7.5 1.54 7.30 0.53 34.3 54.9
菱角湖 9.2 1.24 5.03 0.12 34.0 55.8
北湖 9.4 1.08 5.49 0.24 33.9 56.5
鲩子湖 10.3 1.09 3.88 0.13 33.9 56.8
机器荡子 10.4 1.08 4.83 0.27 33.8 57.0
晒湖 12.2 1.07 8.56 0.11 33.9 56.8
月湖 67.6 1.69 8.05 0.76 33.7 57.5
外沙湖 308.4 1.26 4.38 0.65 33.7 57.4
墨水湖 375.7 2.32 11.33 0.70 33.2 58.2
南湖 764.0 1.83 13.12 0.63 33.5 57.9
表 3摇 回归分析
Table 3摇 Coefficients
模型 Model
未标准化系数
Unstandardized
coefficients
B Std. Error
标准化系数
Standardized
coefficients
Beta
t Sig. R2 F
温度 1 常数 34.027 0.024 1418.189 0.000 0.393 107.505
Temperature WA -0.001 0.000 -0.627 -10.368 0.000
2 常数 33.948 0.093 363.549 0.000 0.396 54.054
WA -0.001 0.000 -0.664 -8.986 0.000
LSI 0.061 0.070 0.064 0.871 0.385
3 常数 33.988 0.096 355.512 0.000 0.407 37.459
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续表
模型 Model
未标准化系数
Unstandardized
coefficients
B Std. Error
标准化系数
Standardized
coefficients
Beta
t Sig. R2 F
WA -0.001 0.000 -0.571 -6.261 0.000
LSI 0.136 0.082 0.143 1.654 0.100
DIST -0.024 0.014 -0.184 -1.725 0.086
4 常数 33.961 0.096 354.274 0.000 0.420 29.470
WA -0.001 0.000 -0.496 -5.031 0.000
LSI 0.253 0.102 0.267 2.484 0.014
DIST -0.030 0.014 -0.227 -2.096 0.038
PB -0.297 0.155 -0.185 -1.916 0.057
相对湿度 1 常数 55.631 0.109 509.120 0.000 0.336 83.949
Relative WA 0.004 0.000 0.580 9.162 0.000
Humidity 2 常数 55.072 0.322 170.987 0.000 0.349 44.277
WA 0.003 0.001 0.449 4.728 0.000
DIST 0.100 0.054 0.175 1.842 0.067
3 常数 55.419 0.434 127.697 0.000 0.355 30.067
WA 0.003 0.001 0.458 4.815 0.000
DIST 0.140 0.064 0.245 2.196 0.029
LSI -0.444 0.372 -0.107 -1.192 0.235
4 常数 55.559 0.434 128.120 0.000 0.373 24.289
WA 0.003 0.001 0.368 3.597 0.000
DIST 0.169 0.064 0.296 2.626 0.009
LSI -1.053 0.461 -0.255 -2.287 0.024
PB 1.544 0.702 0.220 2.200 0.029
摇 摇 预测因素:常数,环境类型指数,距离指数,面积指数,景观形状指数 Predictors: (Constant), PB, DIST, WA, LSI; 因变量:温度,相对湿度
Dependent Variable: T, RH
在温度值变化模型中,从表 3可以看出,当湖泊面积作为单一指数进行分析时,R2值为 39.3%;将面积、形
状、距离、环境类型指数同时作为参考指数进行分析时,R2值为 42.0%,变化不明显。 可见湖泊面积在温度的
变化值中起到了决定性的作用。 从表 3中可以看出湖泊湿地面积、距离指数与温度值呈显著负相关,对温度
值变化的贡献值分别为 42.2%、19.3%;形状指数与温度值呈显著正相关(P<0.05),对温度值变化的贡献值为
22.7%;而环境类型指数与温度值的相关性不显著(P>0.05),对温度值变化的贡献值为 15.8%。
在相对湿度值变化模型中,将面积、形状、距离、环境类型指数同时作为参考指数进行分析时,R2值为
37.3%。 湖泊湿地面积、距离、环境类型指数与相对湿度值呈显著正相关,对相对湿度值变化的贡献值分别为
32.3%、26.0%、19.3%;形状指数与相对湿度值呈显著负相关(P < 0. 05),对相对湿度值变化的贡献值为
22.4%。
综合分析温湿度值变化模型,可以看出城市湖泊湿地的面积指数对环境温湿度值贡献值最大;城市湖泊
湿地的形状指数与环境温度值呈显著正相关,与相对湿度值呈显著负相关,说明相同面积时、近圆形或近方形
(周长小)的湖泊湿地的环境温度值低,相对湿度值高;城市湖泊湿地的位置指数、环境类型指数与温度值呈
负相关,与相对湿度值呈显著正相关,当湖泊湿地距离中心城区距离较远或非硬质下垫面所占比例较大时,城
市湖泊湿地的环境温度值低、相对湿度值高。
2.2摇 不同面积湖泊湿地对温度、相对湿度值的影响
根据上述多元回归分析得出温湿度值受湖泊湿地面积指数的影响贡献值最大。 因此,本研究将面积指数
作为单一指数进行分析,分析过程考虑到其他指数的影响,数据处理中算得每块湖泊湿地与其周边对照处的
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温湿度差值进行比较分析,作为湖泊湿地温湿效应的评价指标,排除其他指数对数据分析产生的干扰。
2.2.1摇 13个时段温湿度变化
分别将 3d内同一时段所测的温湿度值加以平均,算得每块湖泊湿地与对照处各时段温湿度的差值进行
比较分析(图 3—图 8)。
比较 13个时段的降温效应值,可以看出各块湖泊湿地的降温效应随着时间的推移逐渐增强,在 12:00—
15:00时间段幅度达到最大,说明湖泊湿地 12:00—15:00 时间段内对环境的调节能力最强。 影响环境气温
的因素主要为太阳辐射、水面及周边物体的长波辐射,在一天中空气温度最高、相对湿度最低的时段,湖泊湿
地的作用更明显。 从此时的平均温度来看(图 3—图 5),湖泊 1—3、5 比对照低 1.1—1.4益,湖泊 4—6、14 比
对照低 1.6—1.7益,湖泊 7—13比对照低 1.9—2.2益。 说明湖泊湿地面积的大小影响环境气温的变化,即降温
效应随着湖泊湿地面积的增大而增强。 湖泊 1—6,湖泊湿地水域面积小,对外界环境的变化缓解能力小;面
积较大的湖泊 7—13水域面积大,具有强大的蒸发量,使得湖泊湿地对周边环境的降温效应在高温时段比湖
泊 1—6明显;当湖泊湿地面积达到湖泊 10(67.6hm2)时,降温效应变化趋于稳定,未出现随面积增大、降温效
应大幅增强的趋势。 15:00—20:00湿地的降温幅度有所减弱,由此可知该时段较 12:00—15:00 时间段环境
气温下降,湖泊湿地的降温效应表现不明显。
图 3摇 一天中不同面积湖泊湿地降温效应比较分析(湖泊 1—5)
Fig.3 摇 Comparison of the effect on temperature gap of urban lake wetlands with different areas at different periods(Wetlands1—5)
图 4摇 一天中不同面积湖泊湿地降温效应比较分析(湖泊 6—10)
Fig.4 摇 Comparison of the effect on temperature gap of urban lake wetlands with different areas at different periods (Wetlands 6—10)
比较 5个时段的增湿效应值,可以发现在 11:00—15:00(图 6—图 8)时间段内各个湖泊湿地的增湿效果
比较明显。 其中湖泊 6—14 的增湿幅度明显高于湖泊 1—5,平均值高约 2.3%;且当湖泊湿地面积达到湖
泊 10(67.6hm2)时,增湿效应变化趋于稳定,增湿幅度为 6.2%—6.6%。 从图 6—图 8 整体增湿效果来看,湖
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图 5摇 一天中不同面积湖泊湿地降温效应比较分析(湖泊 11—14)
Fig.5 摇 Comparison of the effect on temperature gap of urban lake wetlands with different areas at different periods (Wetlands 11—14)
图 6摇 一天中不同面积湖泊湿地增湿效应比较分析(湖泊 1—5)
Fig.6摇 Comparison of the effect on relative humidity gap of urban lake wetlands with different areas at different periods (Wetlands 1—5)
图 7摇 一天中不同面积湖泊湿地增湿效应比较分析(湖泊 6—10)
Fig.7摇 Comparison of the effect on relative humidity gap of urban lake wetlands with different areas at different periods (Wetlands 6—10)
泊 10—14的增湿效果更趋于稳定,说明湖泊湿地的面积对于湖泊湿地的增湿效应有着显著的影响,湖泊 1—
5面积值比较小,空气的对流、区域性的微风等对相对湿度的影响较大。
综合 3d中的所有时段分析发现,前 5块湖泊湿地具有一定的降温增湿效应,但由于受周边环境的影响较
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大,效应不稳定;湖泊 6—9的降温增湿效果明显,12:00—15:00 时间段内降温增湿幅度明显高于前 5 块湖泊
湿地;湖泊 10—14降温增湿效应极其明显且稳定,在太阳辐射较为强烈的时间段内(12:00—15:00),该 5 块
的湖泊湿地温湿度差幅不明显,此时湖泊湿地未表现出随湖泊湿地面积的增加降温增湿效果大幅增强的
趋势。
图 8摇 一天中不同面积湖泊湿地增湿效应比较分析(湖泊 11—14)
Fig.8摇 Comparison of the effect on relative humidity gap of urban lake wetlands with different areas at different periods (Wetlands 11—14)
2.2.2摇 3d平均温湿度变化
计算出各测试点 3d内同一时刻的温、湿度平均值,将 3d 所有时刻的温、湿度平均值加以平均,算得每块
湖泊湿地与对照温湿度的差值进行比较分析(图 9—图 10)。
从 3d平均降温效应值来看,排序为:湖泊 13>湖泊 12>湖泊 14>湖泊 9>湖泊 7>湖泊 10>湖泊 11>湖泊 8>
湖泊 6>湖泊 4>湖泊 2>湖泊 1>湖泊 3>湖泊 5,湖泊 1—5比对照温度低约 0.8—1.0益,湖泊 6—11比对照温度
低约 1.2—1.5益,湖泊 12—14比对照低约 1.7益。 由此可知,不同面积的湖泊湿地其降温效应显著不同,主要
是由于不同面积的湖泊湿地水域面积不同,蒸发量差异明显,湿地通过大量蒸发水分而消耗城市中的辐射热
而产生降温效应。
图 9摇 不同面积湖泊湿地 3d平均降温效应比较
Fig.9 摇 Comparison of the effect on daily average temperature gap of urban lake wetlands with different areas in three days
不同字母表示不同湖泊湿地类型间差异显著(P<0.05)
以湖泊湿地 3d平均温度进行两两比较(Duncan忆S,P<0.05)分析,得知 14 块不同面积湖泊湿地间与对照
的温度差值达显著水平(图 9)。 湖泊 1—5的面积值虽小,但其作用也不容忽视,具有一定的降温效应。 综合
两两比较和方差分析,说明湖泊湿地的面积达到一定值后其降温效应优于面积较小的湖泊湿地。 湖泊 14 面
积远高出其他湖泊湿地,但湖泊 14与 12之间的差异不显著,且降温效应趋势稳定;湖泊 12 与湖泊 7、9 之间
没有显著性差异;湖泊 11与湖泊 1、4、6—10之间没有显著性差异,与湖泊 2—3、5 之间存在显著性差异。 由
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图 10摇 不同面积湖泊湿地 3d平均增湿效应比较
Fig.10摇 Comparison of the effect on daily average relative humidity gap of urban lake wetlands with different areas in three days
以上分析可得,降温效应明显的湖泊湿地面积将为湖泊 6—7面积(9.2—9.4hm2)左右,而达到显著降温效应
的湖泊湿地面积值为湖泊 12面积(308.4hm2)左右。
从 3d平均增湿效应值来看,各块湖泊湿地均表现出较强的增湿效应。 14 块湖泊湿地的增湿效应排序
为:湖泊 13>湖泊 14>湖泊 12>湖泊 11>湖泊 9>湖泊 7>湖泊 10>湖泊 6>湖泊 8>湖泊 5>湖泊 1>湖泊 4>湖
泊 3>湖泊 2,湖泊 1—5比对照相对湿度高约 2.7%—3.8%,湖泊 6—10 比对照相对湿度高约 4.2%—5.3%,湖
泊 11—14比对照高约 5.6%—6.2%。
以湖泊湿地 3日平均相对湿度进行两两比较(Duncan忆S,P<0.05)分析,得知 14块面积湖泊湿地间与对照
的相对湿度差值均达显著水平(图 10),由此可见,湖泊湿地的增湿效果十分明显;两两比较显示,湖泊 11—14
间无显著性差异,湖泊 7—12间无显著性差异,湖泊 7 和湖泊 6 间无显著性差异,与湖泊 1—5间存在显著性
差异。 由以上分析可得,湖泊湿地增湿效应明显的面积值将为湖泊 6—7面积(9.2—9.4hm2)左右,而达到显
著增湿效应的湖泊湿地面积值为湖泊 11面积(67.6hm2)左右。
综合 3d中的平均温湿度进行分析,不同面积的湖泊湿地空间效应不同,对微环境的能量流动、物质循环
的影响很大,因此所产生的生态效应也不同。 其中湖泊湿地 1—5具有一定的降温增湿效应,但效果不明显;
湖泊 6—10的降温增湿效应明显;湖泊 12—14的降温效应、湖泊 11—14的增湿效应显著,且趋于稳定。
3摇 结论与讨论
3.1摇 结论
综合各湖泊湿地的温度、相对湿度值,城市湖泊湿地的温湿度值受城市湖泊湿地的面积、形状、位置、环境
类型影响,温度值与面积指数、距离指数呈显著负相关,与景观形状指数呈显著正相关,其中面积指数的贡献
值最大,为 42.2%;湿度值与面积指数、距离指数、环境类型指数呈显著正相关,与景观形状指数呈显著负相关
(P<0.05),其中面积指数的贡献值最大,为 32.3%。
综合 13个时段各湖泊湿地降温和增湿两方面的共同效应,湖泊湿地在 12:00—15:00时间段内对环境的
调节能力最强;14块湖泊的降温增湿效应排序为湖泊 11—14>湖泊 6—10>湖泊 1—5;当城市湖泊湿地面积为
3.5—7.5hm2 时,其具有一定的降温增湿效应,但效果不明显;当湖泊湿地面积为 9.2—12.2 hm2 时,其降温增
湿效应明显;当湖泊湿地面积为 308.4hm2 左右时,降温效应显著且趋于稳定,湖泊湿地面积为 67.6hm2 左右
时,增湿效果显著且趋于稳定。
3.2摇 讨论
城市湖泊湿地减缓城市热岛的强度和效应与其内部及周边环境密切相关,本次研究中城市湖泊湿地温度
值的影响指数中面积指数的贡献值最大,与 Sun Ranhao 等[11]基于遥感技术发现的城市湖泊湿地减缓城市热
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岛的强度中面积指数贡献值最大等结论趋同。
Sun Ranhao等[14]指出城市湿地的冷岛效应与湿地面积的相关性为非线性,当湿地面积达到一定的临界
值后,湿地的冷岛效应趋于稳定。 本研究受野外试验地数量、面积所限,所选 14块湖泊湿地间面积梯度较大,
其中湖泊 14(764hm2)>>湖泊 12—13(308.4—375.7hm2)>>湖泊 11(67.6hm2)>>湖泊 1—10(3.5—12.2hm2),
而 3d平均降温效应比较,湖泊 1—5比对照温度低约 0.8—1.0益,湖泊 6—11 比对照温度低约 1.2—1.5益,湖
泊 12—14比对照低约 1.7益;3d平均增湿效应比较,湖泊 1—5比对照相对湿度高约 2.7%—3.8%,湖泊 6—10
比对照相对湿度高约 4.2%—5.3%,湖泊 11—14 比对照高约 5.6%—6.2%。 可见,当湖泊湿地达到一定面积
后,其降温增湿效应表现为趋于稳定,温湿效应并未随着面积的大幅增加而显著增强,当湖泊湿地面积达到
9hm2 左右时,湖泊湿地已能够表现出明显的温湿效应。 但随着湿地面积的增加,受其影响的陆地范围也明显
增大,从整个城市环境来看,温湿效应依然存在,因此当湖泊湿地面积达到一定临界值、降温增湿效应趋于稳
定之后,适当增加湖泊湿地的景观形状指数,增大受其影响的陆地范围,对提高城市湖泊湿地的整体环境效应
具有明显的作用。 同时由多块湿地温湿效应的陆地影响范围大于相同面积的单块湿地,可以得出多斑块离散
型(Dispersive)湖泊湿地布局对整个城市环境的降温增湿效应更为显著。
参考文献(References):
[ 1 ]摇 王海霞, 孙广友, 宫辉力, 于少鹏. 北京市可持续发展战略下的湿地建设策略. 干旱区资源与环境, 2006, 20(1): 27鄄32.
[ 2 ] 摇 Liu Y B, Liu L, Wang X L. An integrated GIS鄄based analysis system for water environment influence on the urban system around lake areas.
Procedia Engineering, 2011, 15: 4681鄄4686.
[ 3 ] 摇 杨凯, 唐敏, 刘源, 吴阿娜, 范群杰. 上海中心城区河流及水体周边小气候效应分析. 华东师范大学学报: 自然科学版, 2004, (3):
105鄄114.
[ 4 ] 摇 Nishimura N, Nomura T, Iyota H, Kimoto S. Novel water facilities for creation of comfortable urban micrometeorology. Solar Energy, 1998, 64(4 /
6): 197鄄207.
[ 5 ] 摇 王建华, 吕宪国. 城市湿地概念和功能及中国城市湿地保护. 生态学杂志, 2007, 26(4): 555鄄560.
[ 6 ] 摇 Wang C Y, Zhu W P. Analysis of the impact of urban wetland on urban temperature based on remote sensing technology. Procedia Environmental
Sciences, 2011, 10(Part B): 1546鄄1552.
[ 7 ] 摇 季崇萍, 刘伟东, 轩春怡. 北京城市化进程对城市热岛的影响研究. 地球物理学报, 2006, 49(1): 69鄄77.
[ 8 ] 摇 Yohei N, Toshiya S, Miyanoshita K. Effect of green apace and water on moderating urban heat island in Koto ward, Tokyo. Hosei University
Research Center Media Education Research Report, 2011, (24): 86鄄89.
[ 9 ] 摇 佟华, 刘辉志, 李延明, 桑建国, 胡非. 北京夏季城市热岛现状及楔形绿地规划对缓解城市热岛的作用. 应用气象学报, 2005, 16(3):
357鄄366.
[10] 摇 Hou P, Chen Y H, Qiao W, Cao G C, Jiang W G, Li J. Near鄄surface air temperature retrieval from satellite images and influence by wetlands in
urban region. Theoretical and Applied Climatology, 2013, 111(1 / 2): 109鄄118.
[11] 摇 Sun R H, Chen L D. How can urban water bodies be designed for climate adaptation? Landscape and Urban Planning, 2012, 105(1 / 2): 27鄄33.
[12] 摇 李书严, 轩春怡, 李伟, 陈洪滨. 城市中水体的微气候效应研究. 大气科学, 2008, 32(3): 552鄄560.
[13] 摇 轩春怡, 王晓云, 蒋维楣, 王永薇. 城市中水体布局对大气环境的影响. 气象, 2010, 36(12): 94鄄101.
[14] 摇 Sun R H, Chen A L, Chen L D, L俟 Y H. Cooling effects of wetlands in an urban region: the case of Beijing. Ecological Indicators, 2012, 20: 57鄄
64.
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