城市通常比非城市地区更温暖，污染也更严重，因为铺装的表面吸收热量，导致能源消耗增加，车辆和人类活动产生废物和空气中的颗粒物。这些对人类健康有巨大的负面影响，但密集的城市树冠有助于降低这些风险。树木在使城市宜居方面发挥的作用有据可查，人们越来越认识到树木提供的多种好处，这有助于促进积极规划和管理健康的城市森林。但是在哪里种植才能在有效利用资源的同时提供最大的效益呢?
最近的一项研究，”在哪里种植城市树木?探索生态系统服务权衡的空间显式方法，由纽约州立大学环境资源工程系、美国农业部林业局北方研究站和戴维研究所合作，并于2016年9月由ScienceDirect发表，旨在确定马里兰州巴尔的摩市未来植树的高优先级地区。该研究通过比较五种不同种植方案的效益和权衡来探讨植树策略。每个场景都集中在优化树木提供的好处，特别是它们在减轻热岛效应和消除空气污染方面发挥的作用。为了满足城市的发展巴尔的摩可持续发展计划该城市的目标是到2037年实现40%的树木覆盖率，研究结果将被用于制定战略种植战略。
为了了解更多关于这项研究的信息，我采访了大西洋测试实验室的环境和岩土工程师Ethan Bodnaruk，他也是这项研究的合著者(其他作者包括C.N. Kroll、Y. Yang、S. Hirabayashi、D.J. Nowak和T.A. Endreny)。在获得生态工程硕士学位期间，Ethan曾在纽约州立大学环境资源工程系担任研究和教学助理。以下是他所说的。
在你的研究中，你探索了城市植树的好处。这些好处是什么?为什么一个健康和维护的城市树冠很重要?
我们可能不会经常想到树木为我们的城市变得更舒适、更美丽所做的所有事情。它们为我们的城市表面遮荫，就像人行道一样，否则会吸收大量的热量，它们通过蒸发作用进一步降低当地环境的温度。当它们通过气孔“吸入”二氧化碳，“呼出”水时，就像迷你空调一样。树木在减少可能污染当地水体的雨水径流方面发挥着重要作用。树木还通过直接吸收气体或通过颗粒沉积到树叶表面(称为干沉积)来去除少量空气污染物。
当然，树木也可以为我们人类提供食物，以及各种野生动物的食物和住所。树木的好处太多了，很多都很难量化，比如美学、减压和其他文化服务。因此，维护我们的城市森林是很重要的，正如一些人指出的那样，城市森林和城市绿地可以成为许多城市居民日常对“自然”的主要体验。
在学术文献中，生态系统服务的概念捕捉和描述了树木的好处。生态系统服务分为文化服务、供应服务、调节服务和支持服务等大类。168博金宝
你为什么选择马里兰州的巴尔的摩作为你的学习地区?
我选择巴尔的摩有很多原因。一个是，通过国家科学基金会在巴尔的摩的长期社会生态研究(LTSER)项目，之前在那里做了很多关于广泛相关主题的研究。例如，很多研究都在量化城市的热岛效应、城市溪流和切萨皮克湾的质量，以及探索社会和环境的不平等。我们在美国林务局的研究伙伴过去也曾关注过巴尔的摩。最后，巴尔的摩有一个可持续发展计划，其中包括到2040年建立40%的树木覆盖率的目标，所以这个目标为我的树木覆盖率建模工作提供了一个有用的约束或参数。
告诉我更多关于你的方法。你是如何利用i-Tree模型和其他可用资源的?
我使用I - tree模型来量化树木消除空气污染的效果、因减少污染而避免的健康后果，以及估计避免的健康后果的货币价值。健康结果方面是根据EPA的一个名为BenMAP的模型计算出来的，也就是利益映射。另一个i-Tree模型根据气象站记录的天气情况，根据土地覆盖(树木、沥青、短植被等的比例)估计巴尔的摩的温度和湿度。通过改变土地覆盖(增加更多的树木)，我可以研究特定位置的树木覆盖对温度和湿度的影响。然后，我想根据这些污染和温度的影响(稍后会详细介绍)找到植树的优先位置。
您可以想象，这些模型需要大量的数据作为输入。美国林务局完成了一项城市树木冠层评估项目，在该项目中拍摄和处理了高质量的航空图像，以创建数据丰富的土地覆盖地图。这种高分辨率图像量化了不同类型的土地覆盖，如树木、草地和不同类型的不透水表面。这对我们的工作非常重要，对美国人口普查数据也非常重要，这些数据不仅提供了总人口的信息，还提供了人们居住的地方和年龄等基本人口数据。这类数据是健康益处所必需的。我们还利用了国家土地覆盖数据库(NLCD)的其他土地覆盖数据。美国环保署还从巴尔的摩市获得了细颗粒物污染(PM2.5)和臭氧的估计值。
你在报告中提到，你的主要目标是确定城市中应该优先种植的区域，现有的树木覆盖应该得到保护或维持。在决定优先考虑哪些领域时，你考虑了哪些因素?
这项工作的主要目标是创建一个工具，社区可以自己使用它来确定优先种植的区域，权衡和考虑各种各样的因素。我的工作是创建这样一个工具的最初几个部分并进行测试的第一步。
在最初的工作中，我专注于树木去除空气污染和降低温度(冷却)的作用。所以我们想看看哪些地方的树木能最大程度地消除空气污染，哪些地方的树木能最好地减轻人们的空气污染负担，以及哪些地方最需要树木来降低极端温度。
一个考虑因素是通过建模本身意识到并明确指出，最热和污染最严重的地区与能够体验到缓解益处的地区之间可能存在很大差异。这就是为什么我们需要人口普查数据来了解人们的位置，也需要人口统计数据，因为我们知道老年人和年幼的人更容易受到极端高温的影响。此外，我们通过温度和湿度的组合来体验热压力，所以我使用了一个结合这些指标(热指数)来探索植树的优先位置。
你的报告详细描述了五种不同的“优先种植”方案。你能简要描述一下它们以及它们所带来的不同好处吗?
我创造了不同的种植场景:
- 最大限度地去除空气污染，
- 使消除空气污染的人类利益最大化，
- 根据热指数最差的位置(温度和湿度的组合)优先种植
- 根据最糟糕的高温指数、种群规模和年龄(老年人和非常年轻的人)造成的相对风险的组合来优先种植
- 根据前一点加上树木在降低热指数方面的模型有效性的组合，优先种植。
我想说的一点是，即使使用相同的模型和一般的生态系统服务，植树的优先级也会有很大的不同，这取决于你如何设置它，以及它的重点是什么，例如一般的空气污染或人口稠密地区的空气污染。
哪种植树方案对城市最有利?
这是一个很难回答的问题，原因有很多，包括我们的模型、数据的局限性，以及与树木相关的价值和效益的主观或多面性。
我们的目标是创造工具和方法，城市规划者和其他人可以使用它们来探索基于多个优先级和指标的种植方案。当高优先级位置在几个不同的指标或优先级上重叠时，我们可以说存在协同效应。在不提供服务的地区，不同的服务或优先级之间需要进行权衡。我们想用科学和数学模型来补充当地的知识，比如哪里需要更多的绿色空间，哪里可以解决我们关心的问题等等。
哪些结果是你意想不到的?哪些因素可能改变了你的发现?
令人惊讶的是，巴尔的摩的空气质量监测器非常少，所以我们使用的很多数据都是用统计技术进行插值和估计的。我本以为，在一个已知工业污染源的规模如此之大的城市里，应该有更多的监控器来捕捉整个城市的空间变化。由于缺乏监测设备，我们所得到的数据低估了污染峰值，预测的整个城市污染水平的差异非常小。这一事实促使我们考虑其他拥有更可靠数据的地方，例如纽约市。
城市的核心区域通常是树木从污染物去除中获得最高经济效益的区域，但这些区域用于植树的可用空间通常有限。什么策略可以增加该地区的种植?
在建模方面，我使用了不透水区域(如建筑物和道路)的简化不被树木覆盖。在某种程度上，这是很有道理的，因为人们会嘲笑一个说要拆除建筑物或清除道路以从树木中获得更多利益的模型。我们基本上认为，任何有裸露土壤或草的土地都有可能变成树木覆盖。
当然，市中心主要是建筑和道路，所以无论是根据模型中使用的假设，还是在现实生活中，都没有多少我们定义为“潜在的可种植”区域。但在未来的工作中，我们希望利用基于地图的数据，包括估计有多少铺砌的表面积可以被移除并被树木取代。我们一般都知道，在可能的情况下，去除不透水表面，代之以绿色空间，对许多不同类型的生态系统服务都是有益的。通常可以把一些树挤到停车场里，或者把部分人行道让给树。
当然，当地社区和在当地有直接经验的人会比不住在该地区的建模师更了解这种“潜在的不透水植物”地区。这就是为什么我们最终想要将这些工具与当地知识结合起来，为那些能够使用它们的人服务。
为了补充你的资料，你希望进一步研究哪些工作?
还有许多进一步工作的途径。在论文中，我这样总结道:随着进一步的发展，包括考虑额外的生态系统服务、损害服务、用户投入以及植树和维护的成本，这种方法可以为城市规划者、城市林业员和公众提供一个更好地管理城市森林系统的强大工具。
你希望你的工作在哪些方面对未来产生影响?
我希望这项工作能继续提高人们对城市绿地重要性和益处的认识。关于I - tree模型在巴尔的摩的影响，我听到的一个令人鼓舞的故事是，参与其中的公民和社区团体利用这些模型及其结果获得了更大的城市林业预算。研究结果表明，在许多城市面临的财政紧缩环境下，树木的效益大大超过了种植和维护的成本。
要了解更多关于这里提出的研究，下载完整的研究ScienceDirect．要了解伊森正在研究的其他内容，包括堆肥、科学和灵性等主题，请访问他的博客www.ethanbodnaruk.com．
斯蒂芬妮·马里诺(Stephanie Marino)是华盛顿特区的一名景观设计师
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