城市熱島效應(yīng)的成因分析及影響

1、城市熱島效應(yīng)的成因分析及影響改革開放以來，我國城市化進程明顯加快，目前已經(jīng)進入到高速城市化的起飛線上，隨之而來的城市環(huán)境污染問題也日益嚴重，其中的城市 “熱島效應(yīng)” 作為這些環(huán)境問題中的典型代表有著重要的研究意義。城市熱島效應(yīng)是指城市因大量的人工發(fā)熱、建筑物和道路等高蓄熱體及綠地減少等因素，造成城市“高溫化”城市熱島效應(yīng)，通俗地講就是城市化的發(fā)展，導(dǎo)致城市中的氣溫高于外圍郊區(qū)的這種現(xiàn)象。在氣象學(xué)近地面大氣等溫線圖上，郊外的廣闊地區(qū)氣溫變化很小，如同一個平靜的海面，而城區(qū)則是一個明顯的高溫區(qū)，如同突出海面的島嶼，由于這種島嶼代表著高溫的城市區(qū)域，所以就被形象地稱為城市熱島。在夏季， 城市局部地區(qū)

2、的氣溫，能比郊區(qū)高6甚至更高，形成高強度的熱島。此外，城市密集高大的建筑物阻礙氣流通行，使城市風(fēng)速減小。由于城市熱島效應(yīng)，城市與郊區(qū)形成了一個晝夜相同的熱力環(huán)流。可見，城市熱島反映的是一個溫差的概念，只要城市與郊區(qū)有明顯的溫差，就可以說存在了城市熱島。因此，一年四季都可能出現(xiàn)城市熱島。但是，對于居民生活的影響來說，主要是夏季高溫天氣的熱島效應(yīng)。這些年來，由于城市人口集中，工業(yè)發(fā)達，交通擁塞，大氣污染嚴重，且城市中的建筑大多為石頭和混凝土建成，它的熱容量低， 熱傳導(dǎo)率高， 加上建筑物本身對風(fēng)的阻擋或減弱作用，可使城市年平均氣溫比郊區(qū)可高 2，甚至更多 , 在溫度的空間分布上 , 城市猶如一個溫暖

3、的島嶼， 從而形成城市熱島效應(yīng)。 熱島效應(yīng)是由于人們改變城市地表而引起小氣候變化的綜合現(xiàn)象，在冬季最為明顯，夜間也比白天明顯，是城市氣候最明顯的特征之一。城市熱島效應(yīng)的成因全球變暖的氣候條件是造成城市熱島效應(yīng)的外部因素，而城市化才是熱島形成的內(nèi)因。近年來， 隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展， 城市熱島效應(yīng)也變得越來越明顯。 一般認為城市熱島效應(yīng)是由以下幾個原因造成的首先，是受城市下墊面特性的影響。城市內(nèi)有大量的人工構(gòu)筑物，如混凝土、柏油路面， 各種建筑墻面等， 改變了下墊面的熱力屬性，這些人工構(gòu)筑物吸熱快而熱容量小，在相同的太陽輻射條件下，它們比自然下墊面（綠地、水面等）升溫快，因而其表面溫度明顯高于自

4、然下墊面。城市擁有大量的人工構(gòu)筑物，其道路及建筑物的成分多為水泥、柏油、鋼筋混凝土、磚石和金屬等，這些材料都是吸熱能手，它們具有熱容量大、導(dǎo)熱率高的特點，能吸收大量的熱輻射。據(jù)資料顯示，它們所占的面積約為70 80 E 。另外，這些材料大多較郊區(qū)綠地的顏色深， 對太陽輻射的吸收率較大， 能吸收更多的熱量。 郊區(qū)土地有大量植被覆蓋， 植物的蒸騰作用可以帶走熱量， 使溫度不會太高。 例如在夏天， 當(dāng)草坪溫度為 32、樹冠溫度為 3O左右時， 水泥鋪成的地面的溫度就可達到 57，而柏油鋪成的馬路的溫度更可以高達 63 度。另一個主要原因是人工熱源的影響。工廠生產(chǎn)、 交通運輸以及居民生活都需要燃燒各種

5、燃料， 每天都在向外排放大量的熱量。城市人為熱即人類活動產(chǎn)生的廢熱，城市內(nèi)大量的人為熱釋放引起城市地區(qū)局部升溫，對城市熱島的形成起著十分重要的作用。張弛等將人為熱源分為建筑物、 交通、工廠排熱和其他排熱四大類。其中，空調(diào)排熱是建筑排熱的重要部6 。城市人為熱釋放量相當(dāng)可怕，有時候甚至比太陽凈輻射還大，美國科學(xué)家SAILORD J的研究表明 _7 ，城市人口規(guī)模越大的溫度就比郊區(qū)高得越多。據(jù)研究顯示， 如果城市擁有 l 萬人口規(guī)模，其熱島強度可以達到 011 OC，如果擁有 1O萬人口規(guī)模，熱島強度則會達到032，如果在 100萬人口的城市，熱島強度則高達0 91 oCt。 Mitchell通過

6、美國 77個城市的資料證明城市最大“熱島效應(yīng)”強度與城市人口密度的平方根呈正相關(guān)_此外，城市里中綠地、 林木和水體的減少也是一個主要原因。在城市中加強綠化管理和園林管理具有很好的生態(tài)保護和生態(tài)平衡的作用。在這個過程中， 有效的生態(tài)環(huán)境管理對于局部氣候也會產(chǎn)生一些影響。對于 城市綠化來說， 可以很好的進行降溫增濕，具有降低溫度以及增加濕度的效應(yīng)。 對于城市的熱島效應(yīng)來說，由于建筑群的密集， 而且一般的建筑群都是相對較高的，這樣一來也就很容的形成內(nèi)部溫度的增加，這樣一來氣壓相對增大，而在城市的周圍或者是內(nèi)部進行一些內(nèi)部園林綠化的話，那么就可以很好的降低周圍的溫度，增 加周圍的濕度， 內(nèi)部氣壓減小，

7、 這樣一來，在不同的氣壓層隨著城市化的發(fā)展，城市人口的增加，城市中的建筑、廣場和道路等大量增加，綠地、水體等卻相應(yīng)減少，緩解熱島效應(yīng)的能力被削弱。當(dāng)然，城市中的大氣污染也是一個重要原因。在“ 熱島效應(yīng) ”的影響下， 城市上空的云、霧會增加， 使有害氣體、 煙塵在市區(qū)上空累積，形成嚴重的大氣污染 。人類有許多疾病就是在“ 熱島效應(yīng) ”下引發(fā)的。 城市中的機動車、 工業(yè)生產(chǎn)以及居民生活，產(chǎn)生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉塵等排放物。這些物質(zhì)會吸收下墊面熱輻射，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，從而引起大氣進一步升溫。原則上， 一年四季都可能出現(xiàn)城市熱島效應(yīng)。但是， 對居民生活和消費構(gòu)成影響的主要是夏季高溫天氣下的熱島

8、效應(yīng)。為了降低室內(nèi)氣溫和使室內(nèi)空氣流通，人們使用空調(diào)、 電扇等電器，而這些都需要消耗大量的電力。如目前美國1/6 的電力消費用于降溫目的，為此每年需付電費 400億美元。高溫天氣對人體健康也有不利影響。有關(guān)研究表明，環(huán)境溫度高于28C時，人們就會有不適感；溫度再高還容易導(dǎo)致煩躁、中暑、精神紊亂等癥狀；氣溫持續(xù)高于 34 C，還可導(dǎo)致一系列疾病， 特別是使心臟、 腦血管和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率上升，死亡率明顯增加。 此外，氣溫升高還會加快光化學(xué)反應(yīng)速度， 使近地面大氣中臭氧濃度增加，影響人體健康。城市熱島效應(yīng)的影響1.熱島效應(yīng)使得城市里的廢氣不能擴散只能集中在城市里造成城市空氣的污染得不到緩解 使

9、得城市空氣質(zhì)量更差 . “熱島效應(yīng)”不僅會使天氣酷熱難耐，引發(fā)霧島、雨島、干島和混濁島等多種效應(yīng)，而且還會造成像雷電和暴雨這種極端天氣事件增多，從而引發(fā)各種次生災(zāi)害，嚴重影響人們的正常生活和城市社會經(jīng)濟正常運轉(zhuǎn)。2. 在“熱島效應(yīng)”的影響下，城市上空的云、霧會增加，使有害氣體、煙塵在市區(qū)上空累積，形成嚴重的大氣污染。人類有許多疾病就是在“熱島效應(yīng)”下引發(fā)的。醫(yī)學(xué)研究表明，環(huán)境溫度與人體的生理活動密切相關(guān)。環(huán)境溫度高于 28度時，人們就會有不舒適感；溫度再高就易導(dǎo)致煩躁、中暑、精神紊亂；氣溫高于 34度，并伴有頻繁的熱浪沖擊， 還可引發(fā)一系列疾病， 特別是使心臟、 腦血管和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率上

10、升，死亡率明顯增加。此外，高溫還可加快光化學(xué)反應(yīng)速率，從而提高大氣中有害氣體的濃度，進一步傷害人體健康。3 造成經(jīng)濟損失氣溫持續(xù)在較高值時， 城市生產(chǎn)和生活用電、 用水量就會大大增加， 造成電力緊張，供水困難。 據(jù)美國能源部的統(tǒng)計， 為了緩解熱島效應(yīng)帶來的不適， 美國政府每年都要多花 100 億美元左右的巨額能源成本支出。4 破壞大氣環(huán)境由于城市溫度比郊區(qū)的溫度高，所以會盛行上升氣流，而氣流中含有大量的煙塵等微粒，這會導(dǎo)致城市近地層大氣環(huán)境受到破壞。 此外，高溫還會加快城市廢氣中氮氧化物和碳氫化合物經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)形成光化學(xué)煙霧，從而導(dǎo)致地表臭氧濃度升高，破壞大氣環(huán)境。在“熱島效應(yīng)”的作用下， 城市中每個地方的溫度并不一樣， 而是呈現(xiàn)出一個個閉合的高溫中心。在這些高溫區(qū)內(nèi)，空氣密度小，氣壓低，容易產(chǎn)生氣旋式上升氣流，使得周圍各種廢氣和化學(xué)有害氣體不斷對高溫區(qū)進行補充。 在這些有害作用下， 高溫區(qū)的居民極易患上消化系統(tǒng)