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城市公园绿地是影响城市小气候的重要因子,具有较强的降温增湿、释氧固碳、调节小气候的生态效应。因此,定量地研究城市公园绿地的生态效益具有十分重要的意义。
2005年至2007年,在北京市海淀公园绿地中部和边缘观测塔上架设了两套涡度相关系统,连续观测水、热、CO<,2>通量数据。同时观测公园绿地不同植被叶片的光合作用速率、蒸腾速率,观测太阳辐射下城市不同下垫面温度日变化。
定量分析公园绿地中部和边缘的水、热、CO<,2>通量的季节变化特征。利用遥感图像对地物进行分类、反演地表比辐射率和地表温度,通过改进SEBAL模型的输入参数反演北京城区水热通量空间分布。结果表明:
公园绿地水热通量具有明显的季节变化特征,在植被生长季节,潜热通量大于显热通量,夏季最高,公园绿地所获得的净辐射大部分用于植被的蒸散作用,绿地中部的潜热通量大于绿地边缘;而在植被非生长季节,情形恰好相反,潜热接近为零,绿地中部与绿地边缘的潜热基本不存在差距。公园绿地能量平衡率晴天介于50%~80%,在夏季较高,而在冬季较低;阴天的能量平衡率比晴天低。
公园绿地具有明显的降温效应。绿地中部的空气温度略低于绿地边缘,在植被生长季节差距最大,而在植被非生长季节差距较小。
公园绿地具有明显的增湿效应,是水汽的源。水汽通量均为正值,夏季最高,冬季接近为零。在植被生长季节,公园绿地中部水汽通量、空气水汽浓度、相对湿度均大于绿地边缘。
公园绿地具有明显的吸收二氧化碳、释放氧气效应。在植被生长季节,绿地中部的CO<,2>通量日均值为负值,绿地是CO<,2>的汇,是氧气的源。而在植被非生长季节,公园绿地是CO<,2>的源。公园绿地中部的CO<,2>浓度低于绿地边缘。
北京城区显热通量的分布以裸土较高,其次为建筑区,植被覆盖下垫面较低,水体显热最低;而潜热通量的分布相反,水体是潜热的高值区,其次为植被覆盖下垫面,建筑区和裸土潜热较低。显热通量随植被覆盖度的增加而降低;潜热通量随植被覆盖度的增加而增加。在低植被覆盖度区域,提高植被覆盖度对降低显热、增加潜热的效果比高植被覆盖度区域要显著。
通过对能量分配、水汽和CO<,2>物质通量输送的分析,公园绿地在改善小气候环境等方面具有极其重要的作用。