热带孤立树木的热性能及其对新加坡城市热岛效应的缓解作用

本研究针对热带城市高温高湿环境下植被降温效能的科学争议，通过实测数据量化了六种孤立树木对空气温度(Ta)、湿度(RH)、平均辐射温度(MRT)及热舒适度的影响。研究发现树木日间降温主要依赖遮荫效应（贡献率>29%），而蒸腾作用受气象条件显著调控，为新加坡城市绿化树种选择提供了实证依据。

　　

在全球气候变暖背景下，城市热岛效应日益严峻，尤其在新加坡这样的热带城市，高温高湿环境使居民热舒适度持续恶化。树木作为最经济的自然解决方案(Nature-based Solution, NBS)，其降温机制却存在诸多争议：遮荫与蒸腾的贡献比例如何？不同树种在多变天气下的表现是否存在差异？这些问题直接关系到城市规划中绿化策略的制定。

新加坡-ETH中心的研究团队选择六种典型孤立树木展开实测研究。通过同步监测树冠内外微环境参数，首次揭示了热带树木降温效能的动态特征：日间降温主要依赖遮荫（降低太阳辐射），而蒸腾作用受云量、土壤湿度及蒸汽压差(VPD)显著调控。特别发现当VPD>3 kPa时，气孔关闭会导致蒸腾冷却失效，这一发现解释了为何某些极端天气下树木反而加剧闷热感。

研究方法上，团队于2022年旱季（4-6月）在新加坡城市公园部署高精度传感器网络，连续记录空气温度(T_a)、相对湿度(RH)、全球水平辐照度(GHI)等参数。采用配对观测设计，每个树种设置树冠下与露天对照点，通过差值法消除背景气候波动干扰。热舒适度评估采用新加坡本地化的人体舒适度指标。

主要发现：

1. 气象条件依赖性：晴天时黄槿(Hibiscus tiliaceus)的遮荫可使MRT降低18°C，但阴天仅降5°C；雨树(Samanea saman)在湿润土壤条件下蒸腾降温达0.5°C，而干旱时无效。
2. 树种特异性：阔叶树种日均降温效能比针叶树种高37%，但后者在夜间减少长波辐射流失方面更具优势。
3. 热舒适悖论：某些情况下树木虽降低T_a，但因RH升高4-8%，实际热感受可能恶化。

结论与意义：
该研究证实热带树木的降温效能存在"天气-树种-土壤"三重调控机制。实践层面建议：①优先选择高冠层密度且气孔调节灵敏的本地树种（如雨树）；②灌溉系统应配合干旱预警启动以维持蒸腾作用；③建筑周边需搭配通风设计来缓解湿度累积。这些发现为修订新加坡绿化设计规范提供了科学依据，其方法论对全球热带城市均有借鉴价值。论文的创新性在于突破传统模型模拟的局限，通过多参数实时监测揭示了树木微气候调节的动态本质，相关成果已发表于环境管理领域权威期刊《Journal of Environmental Management》。