公园缓解城市热岛效应的有效性–以亚的斯亚贝巴为例外文翻译资料

 2023-03-14 18:43:05


一、外文资料译文：

公园缓解城市热岛效应的有效性--以亚的斯亚贝巴为例

摘要：城市绿色基础设施可以在一定程度上缓解城市变暖。然而，植物的降温效果因空间、时间和植物特性的不同而不同。为了帮助我们了解植被对城市地表和气温的降温效应，我们对亚的斯亚贝巴的21个公园进行了研究。对其中9个公园的60个地块进行了为期15天的气温和湿度测量。此外，利用陆地卫星ETM 的热红外波段，在更大的空间尺度上检验了所有21个公园的降温影响。用线性混合效应模型检验了植被特征与观测温度之间的关系。研究发现了桉树(Eucalyptus)降温效果显著高于其他树种组(Plt;0.05)，而对温度影响最小的树种是大叶柏(Grevillea)和柏木(Cupressus)。在更大的空间尺度上，公园对周围环境的降温效果(公园降温强度，PCI)与NDVI和公园面积呈显著正相关(Plt;0.01)。PCI与公园形状指数(SI)呈负相关。研究观察到降温效果的范围(公园冷却距离，PCD)与SI和停放面积呈正相关。最大PCI值为6.72P℃，最大PCD值为240m。我们得出降温效果主要受树种群、郁闭度、公园大小和形状等因素的影响。因此，该研究为绿地的物种选择和空间设计在冷却环境中的重要性提供了见解。

关键词：冷却强度；冷却距离、小气候；表面温度；城市热岛；植被

1.介绍

城市化带来了许多环境恶化。在城市化过程中，土地覆盖和自然表面被城市结构取代，表现出了温度高于周围的农村环境的特点，这种模式被描述为城市变暖。大量城市气候研究表明，城市表面的热、光和几何特性影响其吸热和辐射特性，并导致所谓的城市热岛效应(UHI)(Coutts等人，2007；Gartland，2008；Krayenhoffamp;Voogt，2007；Voogtamp;Oke，2003)。

城市地区的高温影响着城市居民的健康、经济、休闲活动和幸福感。特别是，老年人和穷人等弱势群体的健康受气候变暖的影响较大(Hajat，Kovats，amp;Lachowycz，2007；Patz，Campbell-Lendrum，Holloway，amp;Foley，2005；Tan等人，2010年)。城市变暖也可能加剧空气污染，例如通过增加地表臭氧浓度，对人类健康产生负面影响(Jacobamp;Winner，2009；Weaver等人，2009)。此外，由于全球变暖，城市热岛的规模和负面影响可能会加剧(Corburn，2009)。在许多热带国家正在经历快速城市化，城市热岛的强度和造成的负面影响对于它们来说可能是巨大的(McGregoramp;Nieuwolt，1998)。

人们正在实施各种策略来改善城市室外和室内环境的热舒适性。室内空调设施可以有效地消除热压力，但是，这一策略也可能通过向室外环境释放额外的热量来提高城市热岛指数(Tremeacet al.，2012)。Shen，Chow和Darkwa(2013年)的一项研究表明，在夏季，由于环境温度升高0.5℃，中国杭州市区的一座典型写字楼的制冷需求将增加10.8%。同样，Akbari，Pomerantz和Taha(2001年)的一项研究表明，美国城市的用电量平均每升高1℃就增加2-4%，并估计有5-10%的城市电力用于冷却建筑物上，以补偿0.5-3.0℃的升温。因此，用于冷却的能源使用量的增加可能会导致其他环境问题，如碳排放增加。据报道，在全球气候变化的背景下，城市建筑是温室气体排放的主要来源(McKibben，2007)。因此，改善热环境的适应性战略需要以降低建筑能耗为目标，从而减少碳排放(McKibben，2007；Smithamp;Levermore，2008)。

早期的研究表明，公园等城市绿地可以显著缓解城市热岛效应(Georgiamp;Zafiriadis，2006；Oliveira，Andrade，amp;Vaz，2011；Susca，Gaffin和Delllsquo;Osso，2011)。绿色植被可以改善室内和室外的热舒适性，同时提供多种环境服务，如碳储存(Ecotbedo，Varela，赵，Wagner，amp;Zipperer，2010；Jana，Biswas，殷等人，2011年)，并成为城市生物多样性热点(Cornelisamp;Hermy，2004)。城市植被还可以在大自然中，为改善生活质量和增进人类福祉做出贡献(Dallimer，Irvine,等人，2012年；Dallimer，Rouquette等人，2012年)。因此，将绿地整合到城市规划和建筑设计中，对于适应和减轻局部和全球变暖过程的热影响可能是至关重要的。

在文献中已经阐述了不同程度的城市植被降温，这取决于所使用的方法和进行研究的环境。涉及地面气温测量的研究表明，公园有1-7℃的降温效应。(Chang等人，2007年；ShashuaBar，Pearlmutter，amp;Erell，2009年)。包括地表温度数据来自卫星传感器的热红外波段的研究中也阐述了城市绿地降温效果的很大差异(Chen等人，2012年)。

根据Bowler，Buyung-Ali，Knight和Pullin(2010)的一篇综述论文，大多数关于城市植被降温效应的研究都是在单个公园内测量的，只有少数研究考察了公园对周围地区的降温效应。高成本是限制这类研究设计时间同步气温测量在公园内和公园附近应用的一个重要因素。另一方面，热传感器可以提供整个城市表面温度的时间同步估计。遥感通过对地表温度的估计获得了关于土地覆盖的热特性的基本信息，它改变了城市大气最低层的气温(Voogtamp;Oke，2003)。

最近，Schwarz，Schlink，Franck和Grossmann(2012)和Chen等人(2012)的研究数据显示，地面气温测量值与热传感器估计的地表温度呈显著正相关。另一方面，通过地表和气温测量来估计植被的降温效果可能会产生不同的结果。城市气候研究表明，由于数据采集的性质和这些数据类型的信息内容不同，需要区分气温和地表温度(Arnfield，2003；Voogtamp;Oke，2003)。基于陆地卫星(Landsat)上的温度传感器得出表面温度的城市热岛研究通常用于评估地表热岛(SUHI)的强度，并将地表温度与城市地表能量通量联系起来，以表征景观属性、模式和过程(Quattrochiamp;Luvall)。地表温度调节城市大气最低层的气温，并决定地表辐射和能量交换(Voogtamp;Oke，1998)。通过对卫星传感器的热红外数据进行分析，可以获得整个城市的同步观测和密集的数据网格，从而得到有关植被表面、建筑物和其他非植被环境之间的温度变化的基本信息。

确定植被对白天气温和地表温度的降温效应涉及到复杂的过程。植被通过蒸发冷却、遮荫效应及其热和光学特性来冷却环境(Dimoudiamp;Nikolopoulou，2003；Jonsson，2004；Oke，1988；Pearlmutter，Bitan和Berliner，1999)。与通常具有高储热容量和导热系数的不透水表面相比，植被的储热能力和导热系数较低(Oke，1988；Spronken-Smithamp;Oke，1999)，因此向环境释放的热辐射可能较少。然而，植物对空气和表面温度的降温影响可能会随着环境因素和植物特定的热和光学特性而变化。具有高反射表面(高反照率)的植被可以通过减少热辐射的量和强度来降低表面温度，这也可能降低当地和顺风向环境空气温度，因为来自较冷表面的对流热通量较小(Taha，1997)。

例如，Oke(1988)指出，与落叶林相比，针叶林的反照率较低，可能的解释是，由于粗糙的树叶和树冠结构，针叶林捕获了更多的辐射。Lin and Lin(2010)的一项实验研究也表明，城市公园的降温效率主要受树叶颜色和树叶密度的影响。生长在干燥和炎热环境中的植物通过解剖和生理适应已经进化成吸收较少的辐射，从而以不同于更潮湿或更寒冷环境中的植物的方式影响热环境(Oke，1988)。植物叶片的蒸发冷却量和热红外辐射的减少量可能随蒸散量而变化，蒸散量除其他因素外，还随季节、气候条件和当地水资源的可获得性而变化很大(DeBruinamp;Jacobs，1993)。不同的植物物种有不同的适应和保湿机制(Pugnaireamp;Valladares，2007)；因此，不同物种对环境的热影响可能会有所不同。

尽管试图理解城市植被的降温效应的研究做出了贡献，但从文献中进行概括是困难的。在他们对城市绿地热效应研究的系统回顾中，Bowler等人(2010)指出，大多数研究都只考虑了一个公园的降温效应。同一篇综述论文还显示，只有几项研究提供了距离公园边界不同的地点的数据。识别决定降温效率的植被生物物理特征，有助于城市规划缓解城市热岛效应，提高城市生活质量。因此，应用地面小气候测量和卫星遥感，本文的目的是：(1)研究公园树木降温效果的变化及其与树种和生物物理位置变量的关系；(2)研究绿地对周围环境的热影响，确定热反差的主要决定因素和可以检测到降温的最大距离。(2)研究绿地对周围环境的热影响，找出热反差的主要决定因素和可以检测到降温的最大距离。

2方法论

2.1研究区域

这项研究是在亚的斯亚贝巴(9◦01lsquo;01rsquo;lsquo;N，38◦45rsquo;08lsquo;rsquo;E)进行的，亚的斯亚贝巴是埃塞俄比亚的首都和最大的城市(图1)。亚的斯亚贝巴是该国发展最快的城市之一。根据埃塞俄比亚中央统计局(Central Statistics Agency，CSA，2012)的数据，亚的斯亚贝巴2012年总人口约为304.1万人，城市总面积为527平方公里。根据人居署(2008年)的数据，亚的斯亚贝巴是非洲增长最快的城市之一，1990至2006年间年均增长率为4.1%。这座城市位于海拔2025米至3028米之间，年平均气温为16-18◦C。亚的斯亚贝巴的年平均降雨量为1255毫米。Conway，Mould和Bewket(2004)对一百多年来的气候记录进行的回顾显示，亚的斯亚贝巴的最低和最高气温分别每十年上升了0.4℃和0.2℃。

研究共选出二十一个绿化地区(主要为树木覆盖，面积介于0.85至22.3公顷)，其中部分绿化地区并未正式指定为公园。在这项研究中，我们使用“公园”一词来指树木植被茂密的绿色区域(通过目测高分辨率航空照片估计树冠覆盖率至少为60%)，最小面积约为1公顷。我们采用粮农组织对树木的定义，即具有单一主干的多年生木本植物。这21个绿地包括公共公园、教堂周围的绿地、政府办公室和私人公园。在选定的公园周围地区，建筑物的密度和高度几乎没有变化，并且这些地区被认为是亚的斯亚贝巴的代表性地区。图1显示了一张地图，其中21个绿色区域覆盖在数字高程模型(DEM)背景上。

图 1研究区域的地图，显示了叠加在ASTER GDEM上的各个公园(30米空间网格)。绿色区域的边界是从高分辨率的Google EarthTM图像数字化的。在邻近土地覆盖与公园相似的情况下(例如Afincho ber)，公园的边界划定的区域包括公园和邻近的绿地。地面气温测量包括的公园有：Afincho ber，Biheretsigie，Ferensay，Gola，Hamle 19，Kolfe，Peacock，Sheger和Yeka。

2.2数据收集和分析

我们使用自动数据记录仪测量了距地面1.5米的气温和湿度，并从陆地卫星图像中得出了地表温度。地面测量在小气候水

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