开展城市中不同树种植被遮荫与蒸腾降温效应的量化研究是科学优化植被温度调控服务的重要基础.以南京市栖霞区某小型绿地单元为研究区,对高温晴朗天气下不同树种典型植株树干液流进行了观测,采用“单位叶面积上的平均液流速率×叶面积指数”的扩展方法实现了由单株到林分尺度上冠层蒸腾量与蒸腾降温效应的估算,并根据林上、林下太阳辐射值计算了不同树种与整个绿地单元的遮荫降温效应,进而阐明了蒸腾与遮荫降温对总降温效应贡献率的变化特征.研究结果表明:1)3个树种树干液流均呈现昼高夜低的变化趋势,树干液流通常在6:00左右启动,正午前后达到峰值,且存在明显的“午休”现象,而在同一树种内树干液流会随着胸径的增大而显著增大;2)林分尺度上的冠层蒸腾量与蒸腾降温效应均为杨树＞雪松＞香樟,杨树峰或谷出现的时间(11:00-19:00)均明显晚于雪松(10:00-15:00)和香樟(9:00-16:00);3)3个树种遮荫降温效应总体上与太阳辐射的日变化规律基本一致,但树种间日平均降温效应的差异较小;4)3个树种与整个小型绿地单元的总降温效应在夜间均非常微弱,且全部为蒸腾降温,而在白天遮荫对总降温的贡献率(60％-75％)则明显高于蒸腾降温(25％-40％).

城市景观空间构型与热岛效应关联性较强,研究高时空分辨率的城市不同下垫面地表温度变化,可以更加精细地掌握城市热环境的时空特征.光纤温度传感系统具有实时在线、测温精度高和不受电磁干扰等优点,具备实时、在线、连续开展城市地表温度在线监测的能力.在北京市通州某园区内,选择有太阳辐射的4个时段,对多种类型下垫面的地表温度进行了时间间隔为1 min、空间间隔为1 m的连续4h、总长度为100 m的实时在线监测.通过对监测时间段内不同类型下垫面地表温度的变化分析,发现这种分布式光纤测温系统能够有效辨识小尺度下地表温度的时间变化性和空间变化性,能有效区分透水和不透水地面,并监测和评估沥青马路地表温度的升温速率以及遮荫效果对地表温度的降温作用.同时,这种监测模式获取的数据能够对地表温度空间序列开展自相关分析,进一步验证了地表温度空间序列在较小尺度上仍然具有自相关性,且距离越近,相关性越大.研究同时表明,光纤测温技术能直接地获取城市热环境的现场真实数据,可以有效应用于小尺度城市热环境的观测与研究.

陆地表面控制着水和能量通量的分配,在气候系统中起着至关重要的作用.石漠化地区大量岩石裸露于地表,深刻影响着局部的小气候动态.为揭示裸岩引发的环境效应,采用模拟试验开展了裸岩表面温度和空气温湿度动态变化规律研究.结果 表明:石漠化地区太阳辐射强烈,其日变化呈抛物线分布,在13:30-14:00达到最大值;辐射时间和辐射峰值随季节变化表现为夏季＞春季＞秋季＞冬季,太阳辐射总量的年际变化表现为春季＞夏季＞秋季＞冬季;岩石表面温度伴随太阳辐射同步增温,岩石表面增温快、降温较慢;岩石表面温度与其上2、5、10、20 cm处空气温度差异显著(P＜0.05),岩石具有显著的加热效应;岩石上部2、5、10、20 cm处空气相对湿度的日变化均呈U型分布,最小值出现在16:30-17:00;空气相对湿度在20 cm处最高(P＜0.01),表明岩石表层20 cm以内的空气相对湿度较小;空气相对湿度季节变化表现为夏季＞秋季＞冬季＞春季;在石漠化植被恢复过程的早期,应采取适宜的速生植物,尽快对裸岩形成遮荫以减少其加热作用,促进小气候的改善以促进植被恢复治理工作.

城市绿色基础设施(UGI)作为一种多尺度、多类型和多功能的绿色网络,对缓解城市升温和提升城市气候韧性具有重要作用.尽管如此,当前仍缺乏关于UGI降温作用研究方法、降温机制、尺度效应和影响因素等方面的系统性综述.为此,从尺度、方法、降温机制、影响因素等多个方面详尽回顾了UGI降温作用研究进展,并讨论了其局限性、挑战和未来研究方向.研究发现:(1)UGI降温作用的研究尺度可归纳为站点、建筑、街道、绿地、街区和城市 6 类,其中站点、绿地和街区等微尺度和局部尺度研究较多,而城市尺度关注则较少.(2)研究方法可分为温度数据获取、降温作用测度和影响因素分析三部分.其中,温度数据获取主要采用实地观测、遥感观测和模型模拟三类方法;降温作用测度可分为基于空间参考、基于时间或情景参考和基于统计关系三类;影响因素分析多采用相关分析与多重线性回归等传统统计方法,此外,可探究非线性影响的机器学习方法也逐渐得到应用.(3)UGI降温作用主要依赖于遮荫、蒸散发与冷空气团平流三类机制;UGI植被物种构成与形态、UGI空间配置和外部环境是影响降温作用的三类主要因素;不同尺度降温作用的主控影响因素存在差异,随着尺度扩大UGI空间配置因素的重要性逐渐增加.最后,研究从时空尺度、降温机制、综合影响因素、生态系统服务视角等方面讨论了当前研究的局限和未来挑战,并强调了新型数据获取技术、组合降温策略以及城市尺度UGI系统降温作用等未来研究方向.