城市产生热岛效应的原因

城市产生热岛效应的原因
城市产生热岛效应的原因

城市产生热岛效应的原因
晴朗无风的夏日,海岛上的地面气温,高于周围海上气温,并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流,这是海洋热岛效应的表现.近年来,由于城市人口集中,工业发达,交通拥塞,大气污染严重,且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成,它的热传导率和热容量都很高,加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用,可使城市年平均气温比郊区可高2摄氏度,甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿,从而形成城市热岛效应.热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象,在冬季最为明显,夜间也比白天明显,是城市气候最明显的特征之一.
气候条件是造成城市热岛效应的外部因素,而城市化才是热岛形成的内因.一般认为热岛成因有三：一是城市与郊区地表面性质不同,热力性质差异较大.城区反射率小,吸收热量多,蒸发耗热少,热量传导较快,而辐射散失热量较慢,郊区恰相反；二是城区排放的人为热量比郊区大；三是城区大气污染拖物浓度大,气溶胶微粒多,在一定程度上起了保温作用.
大气污染在城市热岛效应中起着相当复杂特殊的作用.来自工业生产、交通运输以及日常生活中的大气污染物在城区浓度特别大,它像一张厚厚的毯子覆盖在城市上宛,白天它大大地削弱了太阳直接辐射,城区升温减缓,有时可在城市产生“冷岛”效应.夜间它将大大减少城区地表有效长波辐射所造成的热量损耗,起到保温作用,使城市比郊区“冷却”得慢,形成夜间热岛现象.从城市气象规划设计出发应考虑：
（1）要保护并增大城区的绿地、水体面积.因为城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用.
（2）城市热岛强度随着城市发展而加强,因此在控制城市发展的同时,要控制城市人口密度、建筑物密度.因为人口高密度区也是建筑物高密度区和能量高消耗区,常形成气温的高值区.
（3）如北京市位于平原中部,三面环山.由于山谷风的影响,盛行南、北转换的风向.夜间多偏北风,白天多偏南风.因此,在扩建新市区或改建旧城区时,应适当拓宽南北走向的街道,以加强城市通风,减小城市热岛强度.
（4）减少人为热的释放,尽量将民用煤改为液化气、天然气并扩大供热面积也是根本对策.
城市热岛效应(Urban heat island effect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象.在近地面温度图上,郊区气温变化很小,而城区则是一个高温区,就象突出海面的岛屿,由于这种岛屿代表高温的城市区域,所以就被形象地称为城市热岛.城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1°C,甚至更多.夏季,城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出6°C以上.此外,城市密集高大的建筑物阻碍气流通行,使城市风速减小.由于城市热岛效应,城市与郊区形成了一个昼夜相反的热力环流.
近年来,随着城市建设的高速发展,城市热岛效应也变得越来越明显.城市热岛形成的原因主要有以下几点:
首先,是受城市下垫面特性的影响.城市内有大量的人工构筑物,如混凝土、柏油路面,各种建筑墙面等,改变了下垫面的热力属性,这些人工构筑物吸热快而热容量小,在相同的太阳辐射条件下,它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快,因而其表面温度明显高于自然下垫面.
另一个主要原因是人工热源的影响.工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料,每天都在向外排放大量的热量.
此外,城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因.随着城市化的发展,城市人口的增加,城市中的建筑、广场和道路等大量增加,绿地、水体等却相应减少,缓解热岛效应的能力被削弱.
当然,城市中的大气污染也是一个重要原因.城市中的机动车、工业生产以及居民生活,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物.这些物质会吸收下垫面热辐射,产生温室效应,从而引起大气进一步升温.
原则上,一年四季都可能出现城市热岛效应.但是,对居民生活和消费构成影响的主要是夏季高温天气下的热岛效应.为了降低室内气温和使室内空气流通,人们使用空调、电扇等电器,而这些都需要消耗大量的电力.如目前美国1/6的电力消费用于降温目的,为此每年需付电费400亿美元.高温天气对人体健康也有不利影响.有关研究表明,环境温度高于28°C时,人们就会有不适感；温度再高还容易导致烦躁、中暑、精神紊乱等症状；气温持续高于34°C,还可导致一系列疾病,特别是使心脏、脑血管和呼吸系统疾病的发病率上升,死亡率明显增加.此外,气温升高还会加快光化学反应速度,使近地面大气中臭氧浓度增加,影响人体健康.