论园林建设对改善小气候及城市环境中的作用
admin
2007-05-16
来源：
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在中国城市经济快速发展的背景下，可以说人们都生活在水生火热当中，当人们都在追求物质文明的同时，还没有意识到自己所做的这一切，可能正在把自己送上死亡的边缘。环境问题是我们迫在眉睫的问题，而在当下环境学的诞生，景观设计学的兴起正是在这样的时代背景下应运而生的，因为园林景观与气候有着直接或间接的，甚至是千丝万缕的联系，可以影响到人们现在的生活环境、气候状况以致整个地球的生态系统，所以，可以豪不夸张的说园林景观是时代的要求，是历史的重任。
一、园林的构成要素
1、筑山
为表现自然，筑山是造园的最主要的因素之一。秦汉的上林苑，用太液池所挖土堆成岛，象征东海神山，开创了人为造山的先例。
2、理池
为表现自然，理池也是造园最主要因素之一。不论哪一种类型的园林，水是最富有生气的因素，无水不活。
3、植物
植物是造山理池不可缺少的因素。花木犹如山峦之发，水景如果离开花木也没有美感。
4、建筑
古典园林都采用古典式建筑。古典建筑斗拱梭柱，飞檐起翘，具有庄严雄伟、舒展大方的特色。它不只以形体美为游人所欣赏，还与山水林木相配合，共同形成古典园林风格。
5、书画
中国古典园林的特点，是在幽静典雅当中显出物华文茂。“无文景不意，有景景不情”，书画墨迹在造园中有润饰景色，揭示意境的作用。
二、气候的构成要素
一) 气候形成的辐射和热力因素
气候的冷暖变化，是大气热力状况的表现。实质上是大气中热量收支和多少的反映。空气中热量多少和变化，又是太阳辐射、地面辐射、大气辐射及其热量交换、转化的结果。大气的热能主要来自地球表面、地球接受太阳辐射能的同时，本身有放射热辐射，影响地面和大气的温度。
二) 气候形成的环流因素
地球上各种规模和形式的空气运动综合情况就是大气的环流。大气环流的原动力是太阳辐射能，大气环流把热量从一个地方输送到另一个地方，从而使高低纬度之间，海陆之间的热量和水分得到交换，调整了全球性的热量、水分的分布，是各地天气、气候形成和变化的重要因素。
三）气候形成的下垫面因素
下垫面是大气的主要热源和水源，有是空气运动的边界面，它对气候形成的影响是十分显著的。就下垫面的差异性及其对气候形成的作用来说，海陆间的差异是最显著的。海陆间通过热力和动力作用影响大气，改变大气中的水、热状况，影响环流的性质、强弱，形成海陆间的气候差异。
三、水与气候的相互关系
一） 水与太阳辐射和热力
1、水汽对太阳辐射的作用
太阳辐射通过大气时，分别受到大气中的水汽、二氧化碳、微尘、氧和臭氧以及云滴、雾、冰晶、空气分子的吸收、散射、反射等作用，而使投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地面。
太阳辐射穿过大气层时，大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射性能的特性。大气中吸收太阳辐射的成分主要有水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固体杂质等。太阳辐射被大气吸收后变成热能，因而使太阳辐射减弱。
因此，可以说水汽对减少太阳辐射保护地球生命的功作中起到了重要的作用。
水在大气的保温效应中的作用
大气中的水汽和二氧化碳等，可以透过太阳辐射，又能强烈吸收地面辐射，使绝大部分的地面辐射的能量保存在大气中，并通过大气辐射向上传递。大气辐射向下指向地面的部分，方向与地面辐射相反，就是大气逆辐射。大气逆辐射也几乎全部为地名所吸收，这就使地面因辐射所损耗的能量得到了补偿，因而大气对地面有保温作用。可见大气对太阳短波辐射吸收很少，能让大量太阳短波辐射通过大气到达地面，但大气能强烈吸收长波辐射而增热，并又以长波逆辐射的形式返回给地面一部分，使地面不致因辐射失热过多，大气的这种对对地面的保温作用就是保温效应。由于这种作用的存在才使地面平均温度提高了38℃。
2、水陆热力性质差异
⑴吸收太阳辐射的能力不同
⑵透射太阳辐射不同
⑶传递能量的方式不同
⑷比热不同
⑸水分蒸发耗热状况不同
水与人们的生活环境
环境建设涉及的方面较多，本文只述说水在环境建设中的两个作用：利用水分子的分解，产生负离子，增加空气中负离子含量，营造健康的生活环境；利用水的造景作用，营造优美的生态环境。
如树木生长时，会散发出具有杀菌作用的有机物质，还有空气负离子，能促进人体内合成和储存维生素，被誉为空气维生素。国内很多研究证实，它具有降尘、灭菌、防病、治病等功能。
空气负离子产生的主要原因有：1、植物光合作用过程的光电效应会产生负离子。2、瀑布、喷泉、暴雨、湍急的溪流、海浪的推卷，由于水高速运动，促使其分子分解，也会产生负离子。后者是负离子产生的重要渠道。据测定，在城市喷泉开放与关闭的不同时候，周围空气中的负离子浓度可相差90～200倍。当大喷泉开放时，在相距3米处测得每立方厘米空气中含有负离子48120个，在15米处仍有11550个，而且喷泉周围空气中细菌的含量也明显减少（引自徐文端《喷泉空气维生素加工厂》海南声屏报2000年1月19日）。在山林中的大瀑布，其附近空气中负离子含量每立方厘米也在几万个这一数量级，由此可见，在城市中建造喷泉，对环境起到极其有益的生态效应作用。
二） 水、植物与下垫面
局地地面特性与气候
在同一纬度带，相同的天气条件下，到达地面的总辐射不仅因局部地形、方位、坡向而异，还因组成物质、湿润状况、地面粗糙度、色泽、植物郁闭读等表面性质的不同热具有不同的反射率，有效辐射不同，因而净辐射各异。而且明显的日变化。小气候现象主要决定于下垫面的性质、风、湍流强弱。因此，下垫面热量平衡是决定近地气层和土壤上层气候特征的基本因素，也是直接影响动植物生活、人类活动以及无机界状况的主要气候因素。现今任何改变局地气候的措施，都立足于改变下垫面的条件，以达到热量平衡个分量朝着有利于生产和生活的方向发展。例如：强冷空气袭来时，可以利用灌水办法，提高田间温度；炎热的夏天，街道洒水，可降低城市气温；绿化可以改善城市小气候；防护林带可以改善农田小气候。
四、植物与气候的相互关系
一） 植物与太阳辐射和热力
1、植物对太阳辐射的反射
到达地面的总辐射只有一部分被地面吸收，另一部分被地面反射，地面反射的这部分太阳总辐射就是地面辐射。陆地表面的反射率约为10﹪～30﹪，随太阳随太阳高度的减小而增大，其中深色土比浅色土小，粗糙土比平滑土小，潮湿土比干燥土小，雪面反射率最大，平均约60﹪。下垫面的性质不同直接导致对太阳辐射的获得量。
植物在大气保温效应中的作用
大气中的水汽可二氧化碳等，可以透过太阳辐射，又能强烈吸收地面辐射，使绝大部分的地面辐射的能量保存在大气中，并通过大气辐射向上传递。大气辐射向下指向地面的部分，方向与地面辐射相反，就是大气逆辐射。大气逆辐射也几乎全部为地名所吸收，这就使地面因辐射所损耗的能量得到了补偿，因而大气对地面有保温作用。本来是协调的关系，但是由于人类进入工业社会快速发展使的自然的链条关系发生了断裂，进而导致了当今社会的温室效应，就是由于温室气体排放量过大而吸收温室气体的植物在一天天的减少这一对矛盾出现而导致的。所以园林建设中的植物是我们所必须的，也是社会乃至整个人类社会都期盼的，植物不仅可以改善温室效应带来的全球变暖问题，而且还可以改善局部地区的小环境。
2、水陆热力性质差异
⑴吸收太阳辐射的能力不同
⑵透射太阳辐射不同
⑶传递能量的方式不同
⑷比热不同
⑸水分蒸发耗热状况不同
植物与人们生活的关系
植物在进行光合作用时是要吸收可以吸收来自太阳的光然后转化为自己所须的养料和氧气，因而植物减少了太阳辐射能量对地面压力，不会使地表温度太高，气温在白天不会急剧上升，夜晚也不会降低太快，有树木的地方还可以增加空气湿度，增加降水，减低噪音，减缓风速等。
二） 水、植物与城市问题
1、城市热岛效应
城市热岛效应，通俗地讲就是城市化的发展，导致城市中的气温高于外围郊区的这种现象。
首先，是城市下垫面（大气底部与地表的接触面）特性的影响。
第二个主要原因是城市大气污染。城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等，这些物质可以大量地吸收环境中热辐射的能量，产生众所周知的温室效应，引起大气的进一步升温。
第三个主要原因是人工热源的影响。工厂、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量！
第四个原因是，城市里的自然下垫面减少了。城市的建筑、广场、道路等等大量增加，绿地、水体等自然因素相应减少，放热的多了，吸热的少了，缓解热岛效应的能力就被削弱了。
城市绿地是城市中的主要自然因素，因此大力发展城市绿化，是减轻热岛影响的关键措施。绿地能吸收太阳辐射，而所吸收的辐射能量又有大部分用于植物蒸腾耗热和在光合作用中转化为化学能，用于增加环境温度的热量大大减少。绿地中的园林植物，通过蒸腾作用，不断地从环境中吸收热量，降低环境空气的温度。
2、城市干岛和湿岛效应
既有下垫面因素又与天气条件密切相关。在白天太阳照射下，下垫面通过蒸散(含蒸发和植物蒸腾)过程而进入低层空气中的水汽量，城区却小于郊区，特别是在盛夏季节，郊区农作物生长茂密，城、郊之间自然蒸散量的差值更大。城区由于下垫面粗糙度大(建筑群密集、高低不齐)，又有热岛效应，其机械湍流和热力湍流都比郊区强。通过湍流的垂直交换，城区低层水汽向上层空气的输送量又比郊区多，这两者都导致城区近地面的水汽压小于郊区，形成“城市干岛”。到了夜晚，风速减小，空气层结稳定，郊区气温下降快，饱和水汽压减低，有大量水汽在地表凝结成露水，存留于低层空气中的水汽量少，水汽压迅速降低，城区因有热岛效应，其凝露量远比郊区少，夜晚湍流弱，与上层空气间的水汽交换量小，城区近地面的水汽压乃高于郊区，出现“城市湿岛”。这种由于城郊凝露量不同而形成的城市湿岛称为凝露湿岛。它大都在日落后1—4小时内形成，在日出后因郊区气温升高，露水蒸发，很快又转变成“城市干岛”，在城市干岛和湿岛出现时必伴有城市热岛。
综上所述，园林对局部地区的小气候的形成起到了积极的作用，对改善城市气候系统，提高城市人们生活质量，调节水起循环，以及改善大环境都有着重要的作用。
参考文献：
中国古典园林史（清华大学出版社）
自然地理学（科学出版社）
中国自然地理网
1、筑山
为表现自然，筑山是造园的最主要的因素之一。秦汉的上林苑，用太液池所挖土堆成岛，象征东海神山，开创了人为造山的先例。
2、理池
为表现自然，理池也是造园最主要因素之一。不论哪一种类型的园林，水是最富有生气的因素，无水不活。
3、植物
植物是造山理池不可缺少的因素。花木犹如山峦之发，水景如果离开花木也没有美感。
4、建筑
古典园林都采用古典式建筑。古典建筑斗拱梭柱，飞檐起翘，具有庄严雄伟、舒展大方的特色。它不只以形体美为游人所欣赏，还与山水林木相配合，共同形成古典园林风格。
5、书画
中国古典园林的特点，是在幽静典雅当中显出物华文茂。“无文景不意，有景景不情”，书画墨迹在造园中有润饰景色，揭示意境的作用。
二、气候的构成要素
一) 气候形成的辐射和热力因素
气候的冷暖变化，是大气热力状况的表现。实质上是大气中热量收支和多少的反映。空气中热量多少和变化，又是太阳辐射、地面辐射、大气辐射及其热量交换、转化的结果。大气的热能主要来自地球表面、地球接受太阳辐射能的同时，本身有放射热辐射，影响地面和大气的温度。
二) 气候形成的环流因素
地球上各种规模和形式的空气运动综合情况就是大气的环流。大气环流的原动力是太阳辐射能，大气环流把热量从一个地方输送到另一个地方，从而使高低纬度之间，海陆之间的热量和水分得到交换，调整了全球性的热量、水分的分布，是各地天气、气候形成和变化的重要因素。
三）气候形成的下垫面因素
下垫面是大气的主要热源和水源，有是空气运动的边界面，它对气候形成的影响是十分显著的。就下垫面的差异性及其对气候形成的作用来说，海陆间的差异是最显著的。海陆间通过热力和动力作用影响大气，改变大气中的水、热状况，影响环流的性质、强弱，形成海陆间的气候差异。
三、水与气候的相互关系
一） 水与太阳辐射和热力
1、水汽对太阳辐射的作用
太阳辐射通过大气时，分别受到大气中的水汽、二氧化碳、微尘、氧和臭氧以及云滴、雾、冰晶、空气分子的吸收、散射、反射等作用，而使投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地面。
太阳辐射穿过大气层时，大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射性能的特性。大气中吸收太阳辐射的成分主要有水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固体杂质等。太阳辐射被大气吸收后变成热能，因而使太阳辐射减弱。
因此，可以说水汽对减少太阳辐射保护地球生命的功作中起到了重要的作用。
水在大气的保温效应中的作用
大气中的水汽和二氧化碳等，可以透过太阳辐射，又能强烈吸收地面辐射，使绝大部分的地面辐射的能量保存在大气中，并通过大气辐射向上传递。大气辐射向下指向地面的部分，方向与地面辐射相反，就是大气逆辐射。大气逆辐射也几乎全部为地名所吸收，这就使地面因辐射所损耗的能量得到了补偿，因而大气对地面有保温作用。可见大气对太阳短波辐射吸收很少，能让大量太阳短波辐射通过大气到达地面，但大气能强烈吸收长波辐射而增热，并又以长波逆辐射的形式返回给地面一部分，使地面不致因辐射失热过多，大气的这种对对地面的保温作用就是保温效应。由于这种作用的存在才使地面平均温度提高了38℃。
2、水陆热力性质差异
⑴吸收太阳辐射的能力不同
⑵透射太阳辐射不同
⑶传递能量的方式不同
⑷比热不同
⑸水分蒸发耗热状况不同
水与人们的生活环境
环境建设涉及的方面较多，本文只述说水在环境建设中的两个作用：利用水分子的分解，产生负离子，增加空气中负离子含量，营造健康的生活环境；利用水的造景作用，营造优美的生态环境。
如树木生长时，会散发出具有杀菌作用的有机物质，还有空气负离子，能促进人体内合成和储存维生素，被誉为空气维生素。国内很多研究证实，它具有降尘、灭菌、防病、治病等功能。
空气负离子产生的主要原因有：1、植物光合作用过程的光电效应会产生负离子。2、瀑布、喷泉、暴雨、湍急的溪流、海浪的推卷，由于水高速运动，促使其分子分解，也会产生负离子。后者是负离子产生的重要渠道。据测定，在城市喷泉开放与关闭的不同时候，周围空气中的负离子浓度可相差90～200倍。当大喷泉开放时，在相距3米处测得每立方厘米空气中含有负离子48120个，在15米处仍有11550个，而且喷泉周围空气中细菌的含量也明显减少（引自徐文端《喷泉空气维生素加工厂》海南声屏报2000年1月19日）。在山林中的大瀑布，其附近空气中负离子含量每立方厘米也在几万个这一数量级，由此可见，在城市中建造喷泉，对环境起到极其有益的生态效应作用。
二） 水、植物与下垫面
局地地面特性与气候
在同一纬度带，相同的天气条件下，到达地面的总辐射不仅因局部地形、方位、坡向而异，还因组成物质、湿润状况、地面粗糙度、色泽、植物郁闭读等表面性质的不同热具有不同的反射率，有效辐射不同，因而净辐射各异。而且明显的日变化。小气候现象主要决定于下垫面的性质、风、湍流强弱。因此，下垫面热量平衡是决定近地气层和土壤上层气候特征的基本因素，也是直接影响动植物生活、人类活动以及无机界状况的主要气候因素。现今任何改变局地气候的措施，都立足于改变下垫面的条件，以达到热量平衡个分量朝着有利于生产和生活的方向发展。例如：强冷空气袭来时，可以利用灌水办法，提高田间温度；炎热的夏天，街道洒水，可降低城市气温；绿化可以改善城市小气候；防护林带可以改善农田小气候。
四、植物与气候的相互关系
一） 植物与太阳辐射和热力
1、植物对太阳辐射的反射
到达地面的总辐射只有一部分被地面吸收，另一部分被地面反射，地面反射的这部分太阳总辐射就是地面辐射。陆地表面的反射率约为10﹪～30﹪，随太阳随太阳高度的减小而增大，其中深色土比浅色土小，粗糙土比平滑土小，潮湿土比干燥土小，雪面反射率最大，平均约60﹪。下垫面的性质不同直接导致对太阳辐射的获得量。
植物在大气保温效应中的作用
大气中的水汽可二氧化碳等，可以透过太阳辐射，又能强烈吸收地面辐射，使绝大部分的地面辐射的能量保存在大气中，并通过大气辐射向上传递。大气辐射向下指向地面的部分，方向与地面辐射相反，就是大气逆辐射。大气逆辐射也几乎全部为地名所吸收，这就使地面因辐射所损耗的能量得到了补偿，因而大气对地面有保温作用。本来是协调的关系，但是由于人类进入工业社会快速发展使的自然的链条关系发生了断裂，进而导致了当今社会的温室效应，就是由于温室气体排放量过大而吸收温室气体的植物在一天天的减少这一对矛盾出现而导致的。所以园林建设中的植物是我们所必须的，也是社会乃至整个人类社会都期盼的，植物不仅可以改善温室效应带来的全球变暖问题，而且还可以改善局部地区的小环境。
2、水陆热力性质差异
⑴吸收太阳辐射的能力不同
⑵透射太阳辐射不同
⑶传递能量的方式不同
⑷比热不同
⑸水分蒸发耗热状况不同
植物与人们生活的关系
植物在进行光合作用时是要吸收可以吸收来自太阳的光然后转化为自己所须的养料和氧气，因而植物减少了太阳辐射能量对地面压力，不会使地表温度太高，气温在白天不会急剧上升，夜晚也不会降低太快，有树木的地方还可以增加空气湿度，增加降水，减低噪音，减缓风速等。
二） 水、植物与城市问题
1、城市热岛效应
城市热岛效应，通俗地讲就是城市化的发展，导致城市中的气温高于外围郊区的这种现象。
首先，是城市下垫面（大气底部与地表的接触面）特性的影响。
第二个主要原因是城市大气污染。城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等，这些物质可以大量地吸收环境中热辐射的能量，产生众所周知的温室效应，引起大气的进一步升温。
第三个主要原因是人工热源的影响。工厂、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量！
第四个原因是，城市里的自然下垫面减少了。城市的建筑、广场、道路等等大量增加，绿地、水体等自然因素相应减少，放热的多了，吸热的少了，缓解热岛效应的能力就被削弱了。
城市绿地是城市中的主要自然因素，因此大力发展城市绿化，是减轻热岛影响的关键措施。绿地能吸收太阳辐射，而所吸收的辐射能量又有大部分用于植物蒸腾耗热和在光合作用中转化为化学能，用于增加环境温度的热量大大减少。绿地中的园林植物，通过蒸腾作用，不断地从环境中吸收热量，降低环境空气的温度。
2、城市干岛和湿岛效应
既有下垫面因素又与天气条件密切相关。在白天太阳照射下，下垫面通过蒸散(含蒸发和植物蒸腾)过程而进入低层空气中的水汽量，城区却小于郊区，特别是在盛夏季节，郊区农作物生长茂密，城、郊之间自然蒸散量的差值更大。城区由于下垫面粗糙度大(建筑群密集、高低不齐)，又有热岛效应，其机械湍流和热力湍流都比郊区强。通过湍流的垂直交换，城区低层水汽向上层空气的输送量又比郊区多，这两者都导致城区近地面的水汽压小于郊区，形成“城市干岛”。到了夜晚，风速减小，空气层结稳定，郊区气温下降快，饱和水汽压减低，有大量水汽在地表凝结成露水，存留于低层空气中的水汽量少，水汽压迅速降低，城区因有热岛效应，其凝露量远比郊区少，夜晚湍流弱，与上层空气间的水汽交换量小，城区近地面的水汽压乃高于郊区，出现“城市湿岛”。这种由于城郊凝露量不同而形成的城市湿岛称为凝露湿岛。它大都在日落后1—4小时内形成，在日出后因郊区气温升高，露水蒸发，很快又转变成“城市干岛”，在城市干岛和湿岛出现时必伴有城市热岛。
综上所述，园林对局部地区的小气候的形成起到了积极的作用，对改善城市气候系统，提高城市人们生活质量，调节水起循环，以及改善大环境都有着重要的作用。
参考文献：
中国古典园林史（清华大学出版社）
自然地理学（科学出版社）
中国自然地理网
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