Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
So sánh khả năng tương đối của các loài cây trong việc làm mát môi trường đô thị
Tóm tắt
Sự gia tăng đô thị hóa đặt ra nhiều thách thức cho chất lượng cuộc sống của con người. Các thành phố đặc biệt dễ bị tổn thương trước hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, hiệu ứng này sẽ bị gia tăng do biến đổi khí hậu. Gia tăng độ bao phủ của cây xanh có thể là một trong những cách tiết kiệm chi phí nhất để điều chỉnh nhiệt độ đô thị. Cây xanh làm mát môi trường xung quanh bằng cách tạo bóng, phản xạ bức xạ mặt trời, thoát hơi nước và chặn mưa, sau đó mưa sẽ bốc hơi. Tuy nhiên, tiềm năng của cây xanh trong việc giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị vẫn chưa được khai thác đúng mức. Mục tiêu của nghiên cứu này là tổng hợp sự hiểu biết về khả năng tương đối của các loài cây khác nhau trong việc cung cấp sự làm mát ở các vùng ôn đới trên thế giới và từ đó phát triển một phương pháp thực tiễn để lựa chọn những cây có tiềm năng lớn nhất trong việc này. Dựa trên việc tổng quan tài liệu và phỏng vấn bán cấu trúc với các chuyên gia hàng đầu, chúng tôi đã phát triển một loạt các kịch bản để minh họa ảnh hưởng của cơ chế làm mát của cây và đặc tính của các loài cây đối với các thành phần của phương trình cân bằng năng lượng bề mặt. Điều này cho phép chúng tôi chọn các tham số và đề xuất các phương trình đơn giản có thể được sử dụng để so sánh khả năng tương đối của các loài cây liên quan đến từng cơ chế làm mát. Các tham số được chọn là: thoát hơi nước - đường kính tán cây, Chỉ số diện tích tán lá (LAI), tỉ lệ khía cạnh của tán cây, và độ dẫn khí tiên (stomatal conductance) hoặc tốc độ tăng trưởng; phản xạ - độ phản chiếu (albedo), đường kính tán cây và LAI; tạo bóng - tỉ lệ khía cạnh của tán cây, đường kính tán cây, LAI và chiều cao cây. Phương pháp này nhằm mục đích hỗ trợ các nhà quy hoạch đô thị và quản lý trong việc đưa ra những quyết định thông minh về việc chọn loại cây nào để trồng nhằm chống lại hiệu ứng đảo nhiệt đô thị.
Từ khóa
#cây xanh #đô thị hóa #hiệu ứng đảo nhiệt #làm mát đô thị #quy hoạch đô thịTài liệu tham khảo
Akbari H, Huang J, Martien P, Rainier L, Rosenfeld A, Taha H (1988) The impact of summer heat-islands on cooling energy consumption and CO2 emissions. In: Proceedings of the 1988 Summer study in energy efficiency in buildings. American Council for an Energy-Efficient Economy, Washington DC. Retrieved January 10th, 2018 from http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/674927-olksjp/webviewable/674927.pdf
Armson D (2012) The effect of trees and grass on the thermal and hydrological performance of an urban area. Dissertation, Faculty of Life Sciences, University of Manchester, UK
Armson D, Stringer P, Ennos AR (2012) The effect of tree shade and grass on surface and globe temperatures in an urban area. Urban For Urban Green 11:245–255
Atkinson BW (1985) U:P:D:a:T:E the urban atmosphere. Cambridge University Press, UK
Blicharska M, Mikusiński G (2014) Incorporating social and cultural significance of large old trees in conservation policy. Conserv Biol 28:1558–1567
Bodnaruk EW, Krolla CN, Yang Y, Hirabayashi S, Nowak DJ, Endreny TA (2017) Where to plant urban trees? A spatially explicit methodology to explore ecosystem service tradeoffs. Landscape Urban Plan 157:457–467
Breuer L, Eckhardt K, Frede G (2003) Plant parameter values for models in temperate climates. Ecol Model 169:237–293
Crow P (2005) The influence of soils and species on tree root depth. Forestry Commission Information Note 78. Forestry Commission, Edinburgh. Retrieved January 10th, 2018 from http://www.forestry.gov.uk/pdf/FCIN078.pdf/$file/FCIN078.pdf
Davies HJ, Doick KJ, Handley P, O’Brien L, Wilson J (2017) Delivery of Ecosystem Services by Urban Forests. Forestry Commission Research Report 26. Forestry Commission, Edinburgh, 34pp. Retrieved January 10th, 2018 from https://www.forestry.gov.uk/pdf/FCRP026.pdf/$FILE/FCRP026.pdf
Declet-Barreto J, Brazel AJ, Martin CA, Chow WTL, Harlan SL (2013) Creating the park cool island in an inner-city neighborhood: heat mitigation strategy for Phoenix, AZ. Urban Ecos 16:617–635
Department for Communities and Local Government (2008) Trees in towns II. A new survey of urban trees in England and their condition and management. TSO, UK
Donovan GH, Butry DT (2009) The value of shade: estimating the effect of urban trees on summertime electricity use. Energy Build 41:662–668
Ennos AR (2010) Urban cool. Phys World 23:22–25
Ennos AR (2012) Quantifying the cooling benefits of urban trees. In: Johnston M, Percival G (eds) Trees, people and the built environment. Proceedings of the urban trees research conference, 13–14 April 2011. Forestry Commission, Edinburgh
Fan H, Sailor DJ (2005) Modelling the impacts of anthropogenic heating on the urban climate of Philadelphia: a comparison of implementations in two PBL schemes. Atmos Environ 39:73–84
Georgi NJ, Zafiriadis K (2006) The impact of park trees on microclimate in urban areas. Urban Ecos 9:195–209
Gill SE, Handley JF, Ennos AR, Pauleit S (2007) Adapting cities for climate change: the role of the green infrastructure. Built Environ 33:115–133
Harman IH (2003) The energy balance of urban areas. University of Reading, UK, Dissertation
Hernández-Santana V, David TS, Martínez-Fernández J (2008) Environmental and plant-based controls of water use in a Mediterranean oak stand. For Ecol Manag 255:3707–3715
Hipps NA, Davies MJ, Dunn JM, Griffiths H, Atkinson CJ (2014) Effects of two contrasting canopy manipulations on growth and water use of London plane (Platanus x acerifolia) trees. Plant Soil 382:61–74
Hwang RL, Lin TP, Matzarakis A (2011) Seasonal effects of urban street shading on long-term outdoor thermal comfort. Build Environ 46:863–870
Irvine J, Law BE, Kurpius MR, Anthoni PM, Moore D, Schwarz PA (2004) Age-related changes in ecosystem structure and function and effects on water and carbon exchange in ponderosa pine. Tree Phys 24:753–763
Jackson LE (2003) The relationship of urban design to human health and condition. Landscape Urban Plan 64:191–200
Kjelgren R, Montague T (1998) Urban tree transpiration over turf and asphalt surfaces. Atmospheric Environ 32:35–41
Konarska J, Uddling J, Holmer B, Lutz M, Lindberg F, Pleijel H, Thorsson S (2016) Transpiration of urban trees and its cooling effect in a high latitude city. Int J Biometeorol 60:159–172
Kvale S (1996) InterViews–an introduction to qualitative research interviewing. Thousand oaks, California. SAGE Publications
Leuzinger L, Vogt R, Korner C (2010) Tree surface temperature in an urban environment. Agric For Meteorol 150:56–62
Levinson R, Akbari H (2001) Effects of composition and exposure on the solar reflectance of Portland cement concrete. Lawrence Berkeley National Laboratory, publication no. LBNL-48334. Retrieved January 10th, 2018 from http://www.escholarship.org/uc/item/5h77n60m
McPherson EG, Simpson JR (2002) A comparison of municipal forest benefits and costs in Modesto and Santa Monica, California, USA. Urban For Urban Green 1:61–74
Muzylo A, Llorens P, Valente F, Keizer JJ, Domingo F, Gash JHC (2009) A review of rainfall interception modelling. J Hydrol 370:191–206
Natural Resources Wales (2016) Tree cover in Wales’ towns and cities: understanding canopy cover to better plan and manage our urban trees. NRW, Wales
Niinemets U (2002) Stomatal conductance alone does not explain the decline in foliar photosynthetic rates with increasing tree age and size in Picea abies and Pinus sylvestris. Tree Phys 22:515–535
Nowak D (1996) Estimating leaf area and leaf biomass of open-grown urban deciduous trees. For Sci 42:504–507
Oke TR (1982) The energetic basis of the urban heat island. Q J Roy Meteor Soc 108(455):1–24
Oke TR (1988) The urban energy balance. Progress Phys Geography 12:471–508
Oke TR, Crowther JM, McNaughton KG, Monteith JL, Gardiner B (1989) The micrometeorology of the urban forest [and discussion]. Philos Trans R Soc of Lond B Biol Sci 324:335–349
Oke TR, Sproken-Smith RA, Jauregui E, Grimmond CSB (1999) The energy balance of Central Mexico City during the dry season. Atmospheric Environ 33:3919–3930
Pataki DE, McCarthy HR, Litvak E, Pincetl S (2011) Transpiration of urban forests in the Los Angeles metropolitan area. Ecol Appl 21:661–677
Peters EB, McFadden JP, Montgomery RA (2010) Biological and environmental controls on tree transpiration in a suburban landscape. Journal of Geophysical Research, Biogeosciences 115:G04006
Rahman MA, Smith JG, Stringer P, Ennos AR (2011) Effect of rooting conditions on the growth and cooling ability of Pyrus calleryana. Urban For Urban Green 10:185–192
Rahman MA, Armson D, Ennos AR (2015) A comparison of the growth and cooling effectiveness of five commonly planted urban tree species. Urban Ecos 18:371–389
Rahman MA, Moser A, Rötzer T, Pauleit S (2017a) Microclimatic differences and their influence on transpirational cooling of Tilia cordata in two contrasting street canyons in Munich, Germany. Agric For Meteorol 232:443–456
Rahman MA, Moser A, Rötzer T, Pauleit S (2017b) Within canopy temperature differences and cooling ability of Tilia cordata trees grown in urban conditions. Build Environ 114:118–128
Rosenthal JK, Sclar ED, Kinney PL, Knowlton K, Crauderueff R, Brandt-Rauf PW (2007) Links between the built environment, climate and population health: interdisciplinary environmental change research in new York City. Ann Acad Med Singap 36:834–846
Ross SL, Oke TR (1988) Tests of three urban energy balance models. Bound-Layer Meteor 44:73–96
Roth M (2000) Review of atmospheric turbulence over cities. Q J R Meteorol Soc 126:941–990
Salmond JA, Tadaki M, Vardoulakis S, Arbuthnott K, Coutts A, Demuzere M, Dirks KN, Heaviside C, Lim S, Macintyre H, Mcinnes RN, Wheeler BW (2016) Health and climate related ecosystem services provided by street trees in the urban environment. Environ Health 15(Suppl 1):36
Secretariat of the Convention on Biological Diversity (2012) Cities and biodiversity outlook. In: Montreal
Shashua-Bar L, Tsiros IX, Hoffman M (2012) Passive cooling design options to ameliorate thermal comfort in urban streets of a Mediterranean climate (Athens) under hot summer conditions. Build Environ 57:110–119
Small C (2006) Comparative analysis of urban reflectance and surface temperature. Remote Sens Environ 104:168–189
Smith C, Lindley S, Levermore G (2009) Estimating spatial and temporal patterns of urban anthropogenic heat fluxes for UK cities: the case of Manchester. Theor Appl Climatol 98:19–35
Srinivasan S, O’Fallon LR, Dearry A (2003) Creating healthy communities, healthy homes, healthy people: initiating a research agenda on the built environment and public health. Am J Publ Health 93:1446–1450
Stull RB (1988) An introduction to boundary layer meteorology. Kluwer academic publishers.
iTree (2014) The i-tree species selector tool. Retrieved January 10th, 2018 from https://www.itreetools.org/resources/manuals/i-Tree%20Species%20Users%20Manual.pdf
Wang Y, Bakker F, de Groot R, Wortche H, Leemans R (2015) Effects of urban trees on local outdoor microclimate: synthesizing field measurements by numerical modelling. Urban Ecos 18:1305–1331
Whitehead D, Beadle CL (2004) Physiological regulation of productivity and water use in Eucalyptus: a review. For Ecol Manag 1939:113–140
Yin X (1998) The albedo of vegetated land surfaces: systems analysis and mathematical modeling. Theoret Appl Climat 60:121–140