公园微气候与人体舒适度关系实测研究——以泰安市泰山区的岱庙北广场为例

侯懿莘

（山东农业大学）

1 引言

温度、相对湿度和风速是影响人体舒适度的三个关键指标。公园作为城市重要的公共基础设施，不仅要满足人们日常的休闲、娱乐等需求，而且还要提供良好的生态环境，增强人的舒适感。

2 材料与方法

2.1 试验地自然概况

岱庙北门公园广场（以下简称“岱庙北广场”）位于泰安市泰山区岱庙北街与傅公街交叉口，于2019年建成并投入使用，占地面积9.08hm2，整体呈长方形，是一处集旅游、购物、观景、休闲、娱乐等于一体的综合性公园。岱庙北广场所在的泰山区属于典型的温带大陆性季风气候，光温同步、雨热同季。全年平均日照数2627.1h，年均气温12.9℃，无霜期平均195d，年均降水量697mm。年内7月份温度最高，平均26.4℃，同时7月份降水最多，占全年降水的1/3。

2.2 测点的选择

对于城市公园来说，广场和草坪是2 种较为常见的下垫面类型，在有遮荫和无遮荫2种情况下，对公园微气候的影响十分显著。结合实地勘测，岱庙北广场公园中，广场和草坪面积之比大约为7:3。在广场上选择2处测点，标记为A和B。其中测点A位于公园广场的北门入口，地面为大理石板铺装，有一处郁闭度为91%的紫藤廊架，测点A即位于廊架内，属于“有遮荫”条件；测点B距离测点A约20m，无遮荫。在草坪上选择2 处测点，标记为C和D。其中，测点C位于公园广场的东南角，此处草坪为白杨遮荫，郁闭度84%，属于“有遮荫”条件；测点D距离测点C约20m，无遮荫。

2.3 试验方法

选择7月份晴朗天气进行测试，白天温度较高，广场公园人员较少，有利于测试的顺利进行。在4个测点处，分别安装温湿度记录仪和风速仪。调整三脚架高度，使测量仪器距离地面高度约为1.5m。采样周期为2h/次，采样时间上午8：00 至傍晚18：00，连续观测7d。将试验中获得数据用统计学软件SPSS20.0和办公软件Excel进行处理。

2.4 仪器设备的选型

本次试验中使用FA-1800 型温湿度记录仪，测量温度-20℃～60℃，精确度为±0.5℃；测量湿度0%～100%，精确度为±2%，采样间隔2s～24h可选。使用东成基业公司生产的DC-FB1型便携式风速仪，测量范围0m/s～75m/s，测量精度±（0.3m/s+5%测量值），响应时间＜1s，适用温度-20℃～80℃。

2.5 人体舒适度的评价指标

人体舒适度是以人类集体与近地大气之间的热交换原理为基础，从气象角度评价人类在不同气候条件下舒适感的一项生物气象指标[1]。关于人体舒适度的评价标准有多种，本文参考吴结晶[2]等人给出的体感温度计算公式：

式（1）中：TG为体感温度，℃；TA为环境最高温度，℃；TU为平均相对湿度对体感温度的修正值，℃；TV为平均风速造成的降温值。将体感温度划分成8个等级，分别对应了不同的暑热指数和人体感受，具体情况如表1所示。

表1 体感温度与暑热指数、人体感受的对应关系

3 结果与分析

在为期7d的观测中，虽然整体上以晴朗天气为主，但是偶尔会出现云彩遮住阳光的情况。最大程度上消除因为天气变化对试验结果产生的干扰，从7d观测数据中，选出3d数据最为一致的进行分析。

3.1 广场与草坪的温度对比

在3d的温度测定中，虽然不同测点的设计温度有一定差异，但是从每日的温度变化趋势来看，均有相同规律，即上午8：00 第一次采集数据时温度最低，之后气温上升，至14：00气温达到一天当中的最高值，之后温度下降，至18：00 最后一次采集数据时，温度达到最低值。选择第1d 的温度数据，绘制温度随时间变化的曲线图如图1所示。

图1 4个测点温度随时间的变化曲线

结合图1 可知，光照强度与环境温度呈正相关关系，但是在相同光照强度下，不同下垫面的温度变化表现各有不同，并且在光照强度越强的情况下，这种差异越明显。另外，无论是有遮荫的情况还是无遮荫的情况，广场温度均高于草坪温度。这是因为草坪上的植物可以吸收一部分太阳辐射，降低地面升温幅度。同时，植物进行旺盛的蒸腾作用，可以释放出一部分水，而水的蒸发又可以起到降温作用。因此，在光照充足的10：00～16:00，位于草坪处的测点温度较低。而有遮荫的广场和草坪，温度则低于无遮荫的广场和草坪，也是因为高大乔木在遮挡太阳辐射的同时还能进行蒸腾作用，带走热量[3]。

3.2 广场与草坪的相对湿度对比

根据3d的试验数据，虽然不同测点上的相对湿度存在一定差异，但是同一天内湿度变化趋势有相同规律。上午8：00相对湿度最高，随着时间推移相对湿度开始降低，在14：00达到最低；之后相对湿度开始增加。选择第1d的相对湿度数据，绘制相对湿度随时间变化的曲线图如图2所示。

图2 4个测点相对湿度随时间的变化曲线

结合图2可知，在有遮荫的情况下，一天内草坪相对湿度始终高于广场；在无遮荫的情况下也有相同表现。这是由于青草全天都在进行呼吸作用和蒸腾作用，均会释放出水分，空气相对湿度更大。除了傍晚18:00 外，其他时间段内采集到的数据显示，在有遮荫的情况下，草坪和广场的相对湿度要高于无遮荫情况。这是由于乔木的巨大树冠可以充当一个保护层，让树冠下的环境相对稳定，因此树叶、草释放出的水分散失速度较慢，从而使空气湿度较高。

3.3 广场与草坪的风速对比

在3d 的试验数据中，4 处测点的风速日变化也有一定规律：上午和傍晚风速较小，而正午前后的风速较大。第1d的风速日变化如图3所示。

图3 4个测点风速日变化曲线

结合图3可知，在上午8:00的4个测点的风速基本一致，但是随着太阳辐射的增强，风速也开始发生明显变化。结合风的形成原理，下垫面在受到太阳辐射后开始升温，地面空气受热后开始上升，而上层冷空气则开始下降，由此形成循环流动，产生了风[4]。同样是有遮荫的情况，广场吸热更多、升温明显，因此风速也要高于草坪。

3.4 广场与草坪的人体舒适度对比

结合上文给出的公式（1），以及表1给出的体感温度与暑热指数、人体感受的对应关系，可以得出试验地4个测点在不同时间段的体感温度，见图4。

图4 4个测点不同时刻的体感温度

体感温度在18.0℃～23.4℃会让人感到舒适。如图4可知，无遮荫广场的8:00～10:00、无遮荫草坪的8:00～12:00 和15:00～18:00、遮荫广场的9:00～18:00、遮荫草坪的10:00～18:00，均使人体感觉舒适。综合看，遮荫广场内人体感觉舒适的时间最长，其次是遮荫草坪和无遮荫草坪，最后是无遮荫广场。

4 结果与讨论

遮荫环境和下垫面性质都会对公园微气候产生影响，并且前者的影响更加明显。其中，遮荫的广场和草坪对公园广场微气候的改善效果显著。即便是在炎热夏季的白天，也可以让市民感到舒适，是夏季白天市民到公园广场游玩的最佳选择。而无遮荫的广场和草坪，在正午前后温度较高、相对湿度较低，身处这种环境会让人体感到不适。