随着城市化进程快速推进，现代城市面临着诸多严峻的挑战。全球极端气候频发，许多城市面临城市热岛和热浪的双重威胁。应对热岛效应这个棘手的问题，绿地具有独特的优越性，通过发挥蒸腾作用，可以提高空气湿度，降低空气温度，进而改善局部微气候，大大缓解城市热岛效应的进一步恶化。
植物空间配置影响着城市绿地的热舒适性，通过选择不同类型、高度和密度的植被，可以调节城市绿地的温度和湿度，创造出更为宜人的气候条件，同时树木的冠层特征对群落的微气候具有重要的调节作用。本研究以福州国家森林公园为例，探究植被不同空间配置类型对微气候的影响。
1 数据与研究方法
1.1 研究区概况
福州国家森林公园位于福州北郊新店镇赤桥村，是福建地区重要的森林生态旅游地。园内亚热带海洋性季风气候特征明显，年均降水量为1712mm，年均日照时数为1630h，年均气温为19.9℃，最热月份为7月和8月，最高温度达39℃，热舒适性较差，故选取当地夏季典型时段进行室外微气候模拟研究。图1所示为园内6种常见植被空间配置。
图1 福州森林公园6种常见植被空间配置
1.2 研究方法
ENVI-met是由德国波鸿大学地理研究所开发的基于计算流体动力学（CFD）和热力学原理的城市微气候三维模拟软件。本研究以福州森林公园为例，采用ENVI-met微气候模拟软件建立园内常见的植被空间类型，对其夏季典型炎热时间段进行模拟，探究不同植被类型和植被空间配置的不同碎片化程度对降温效果的影响。
图2 ENVI-met模型结构示意
1.3 模型创建与模拟
通过软件构建了18个理想绿地场景，3种不同碎片化程度的植被空间配置类型和6种植被类型，如表1所示。
表1 18个模拟场景示意
植被空间配置类型包括：
每个场景的整个区域面积为10000m2，所有场景中总的绿地面积为2500m2。以上植被空间类型的建模对象来源如表2所示。在场景中的绿地之外的空间，铺设沥青以模拟城市区域。表2 植被空间类型的建模对象
通过模拟得出来的气温数据，是位于场地1.5m处的气温，此高度比较接近人体热感知的接收范围。
2 结果与分析
2.1 18个场景的平均气温总体情况
表3 18个场景的平均温度总体情况布局模式
图3 18个场景在不同时间段的平均气温图
表3显示了18个场景在10∶00、14∶00和17∶00的平均温度总体情况布局模式。图3所示为18个场景在不同时间段的平均气温。森林公园植被不同空间配置对微气候的降温效果的影响分析如下：
随着太阳辐射的变化，不同物体或者空间之间的热传导介质不同，进而导致产生温差效果。乔木是降低空气温度的重要影响因素之一。
“裸地”的降温效果相对不理想。
影响强弱依次为：“大乔木+灌木”>“大乔木+草地”>“小乔木+草地”>“灌木”>“草地”>“裸地”。2.2 植被不同空间配置模式对降温效果影响显著
在此次模拟过程中，由表4可以看出，在相同的植被空间配置模式下，单一块状植被空间配置模式普遍比被分割成更小块的植被空间配置具有更低的温度。同样地，碎片化程度越高，降温效果越差。
表4 18个场景的平均降温情况布局模式
相同情况下，对于具有乔木的植被空间配置模式，碎片化程度越高，它的降温效果越明显，而对于草地和灌木等没有遮荫乔木遮挡的植被空间配置模式反而对碎片化所带来的影响越小。
2.3 不同植被类型的降温差异显著
在模拟的场景中有6种常见的植被空间配置类型。对比了每个场景中不同植被类型的平均降温效果，如图4所示。“大乔木+灌木”植被空间配置类型产生的降温效果最优，其次是“大乔木+草地”“小乔木+草地”“灌木”“草地”和“裸地”。
图4 不同植被类型在块状绿地（50m×50m）空间配置的降温效果
另外，在没有植被冠层遮挡的情况下，叶面积指数越高的植被空间配置类型降温效果越好。
3 结论与建议
3.1 结论
通过ENVI-met软件对福州城郊森林公园不同植被空间配置类型进行模拟，本文分析了6种植被空间配置类型在3个不同时段对周围局部环境的降温效果。主要得出结论如下：
不同植被空间配置类型对微气候的影响存在显著的差异，复合型植被空间类型的降温效果明显优于单一的植被空间配置类型。“大乔木+草地”“大乔木+灌木”的降温效果最优，“小乔木+草地”的降温效果次之，“裸地”“草地”“灌木”的降温效果最差。草地和灌木对上空的局部温度无法形成降低效应。草地和灌木无法提供遮荫面，太阳辐射持续照射，热量会持续累积，无法达到降低局部空气温度的效果。植被空间配置的碎片化程度会影响降温效果。当植被类型为高大乔木时，空间配置的碎片化程度越高，降温效果越会显著地下降；而当植被类型为草地或灌木时，空间配置的碎片化程度越高，降温效果越不显著。3.2 建议
城市热岛效应是城市面临的普遍问题之一，良好的植被空间配置可以显著缓解这一问题。通过树木的遮荫作用和蒸腾作用，森林公园有效地降低了地表温度，改善了热环境，进而降低碳排放。植被配置不仅需要注重数量和密度，更需要考虑植被不同空间配置类型对降温效果的影响。通过此次研究，对森林公园植被的精细化更新与营造提出如下建议：
重视乔木在森林公园中所扮演的降温角色。
重视植被的空间层次搭配。
针对乔木聚集的绿化区域，减少其空间碎片化程度，保护好乔木组团形态。
作者简介：刘东兰，福建农业职业技术学院园艺园林学院，副教授，主要研究方向为森林公园健康游憩、风景园林规划设计。
论文全文发表于《科技导报》2024年第15期，原标题为《“双碳”目标下森林公园植被空间配置对降温效果的影响——以福州森林公园为例》，本文有删减，欢迎订阅查看。
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