气候响应的高密度城区城市设计图谱方法研究结题摘要

本项目总体按计划推进实施，部分实验工作受不可控因素影响，计划在结题后的1-2年内继续推进。项目首年度首先对较单一建筑功能类型和较简单建筑集群形态室外微气候和热环境进行形态学研究，在理论模型建构、研究方法选择、实验方案设计、仪器使用技巧等方面积累经验，为下一步的城市复合功能街区和建筑集群的复杂城市形态和微气候研究奠定理论和方法基础。在2014年夏季，以小陆家嘴CBD地区为研究对象，开展了对上海典型高层高密度城区的微气候及热环境调研工作。在大量实测数据回归分析和基于GIS平台拓展模块的城市形态参数分析基础上，发展了可经校验的、基于实证模型和空间形态分析的微气候图谱方法，获得了80%解释效力的该地区夏季典型日的气温和热舒适分布图谱。该微气候图谱方法证实能有效地可视化评价城市形态对街区微气候、热环境和舒适度的影响，可为城市设计微气候预测、评价、决策等提供有力支持。成果方面，共发表标注受项目资助论文11篇，其中期刊论文6篇，SCI索引3篇次，EI索引1篇次，中文核心2篇次。软件著作权1项，参加国际学术会议发表会议论文2次，参加国内学术会议发表论文3次，培养硕士研究生2名。

气候响应的城市设计研究是应对现代高密度城区气候恶化的重要途径。项目针对城市设计和气候学学科交叉中存在的障碍，提出建立基于实证模型和空间分析技术的高密度城区微气候图谱方法，使设计师能借助GIS平台方便快捷地进行气候响应的城市设计及策略研究。研究试图回答如何既快速又准确地将关键城市形态参数，以及受其影响的微气候参数在数字空间中图谱化？这一问题，基于城市气候学理论模型，应用城市形态测量学和空间分析技术，计算关键的城市形态参数并以此为虚拟城市平面的栅格图像赋值，生成形态参数图谱；进而依据实证分析确立的多变量回归方程，结合控制变量，基于形态图谱叠合生成微气候参数图谱。经由验证数据及数值模拟校验的微气候图谱可快速计算并可视化城市形态调整所产生的城区微气候参数变化，使设计师在设计中可根据既定热舒适和节能目标，对方案进行调控。方法基于GIS平台，便于设计师使用，将有力推动气候响应的城市设计研究。

《建筑设计和城市设计中的气候因素》是一本最全面、最新的有关建筑和城市气候学的参考书。吉沃尼作为这个领域的领军人物，在《建筑设计和城市设计中的气候因素》中用了清晰易懂、深入浅出的文字进行讲解。

《建筑设计和城市设计中的气候因素》视野开阔，研究了气候因素及其对人、建筑和社会的影响。读者群定位在建筑设计和城市规划的专业人士和学生，《建筑设计和城市设计中的气候因素》对气候学视角的场地规划和设计提供了实实在在的解决思路，帮助解决有关场地选址、场地组织和建筑材料组合的争议。

树轮-气候响应的生理机制是进行古气候重建、分析不同时空尺度气侯变化规律的基础。截止目前，除欧美国家少量的研究外，国内对树轮-气候响应的树木生理生态基础研究较少。因此从生理生态学角度研究树木径向生长与气候因子的响应机制具有重要意义。通过树轮学研究，对祁连山区年际尺度树轮-气候响应的特点和规律已有较为明确的结论，即水分是限制年轮宽度的主要限制因子。本项目通过对祁连山区选择祁连圆柏、青杄、油松等不同针叶树种为研究对象，从2011年至2015年对树木形成层活动、年内径向生长动态以及光合速率进行长期连续观测，结合自动气象站的观测数据，分析树木形成层活动规律，以及年内及年际尺度的树木径向生长与气候因子之间的响应关系。结果表明祁连山东部三个树种的径向生长均发生在5-8月，其中5月底6月初的生长速率最快，5、6月径向生长超过全年生长的2/3，并且年内径向生长与气候要素的响应关系与年际生长一致，即受到区域水分的限制。在连续观测研究的基础上，结合植物生长模型Vaganov-Shashkin模拟了祁连圆柏径生长的生理过程，并探讨了树木径向生长的生理生态学机制，为树轮气候学研究奠定基础。研究结果还将为研究区生态环境的保护提供科学依据。

树轮-气候响应机制是进行古气候重建、分析不同时间尺度气侯变化规律的基础，但目前对树轮气候响应机制缺乏树木生理生态学基础研究，因此从生理生态学角度研究树木径向生长对气候因子的响应机制具有重要价值。本项目拟在祁连山东部选择祁连圆柏、云杉、油松等不同针叶树种为研究对象，对树木径向生长、树干液流进行长期连续观测；并在生长季内，定期对树木的光合作用进行监测，同时制取不同树种的形成层切片观测形成层细胞变化规律；结合自动气象站的观测数据，分析树木径向生长和各项生理指标以及形成层细胞变化与气候因子之间关系。在定点连续观测研究的基础上，结合植物生长模型Vaganov-Shashkin模型的树木生长过程模拟研究，综合探讨研究区不同树木径向生长的生理生态学机制，确定影响不同树种树木径向生长的关键气候因子，揭示不同树种树轮/气候响应机制，为树轮气候学研究奠定基础；研究结果还将为研究区生态环境的保护提供科学依据。