熱島效應(yīng)形成

1、熱島效應(yīng)的形成城市熱島的形成，與城市化的發(fā)展密不可分。北京市園林科學(xué)研究所高級(jí)工程師李延明將 其形成的直接原因概括為四個(gè)方面：一是城市下墊面(大氣底部與地表的接觸面)特性的影響。城市內(nèi)大量人工構(gòu)筑物如鋪裝 地面、各種建筑墻面等，改變了下墊面的熱屬性，這些人工構(gòu)筑物吸熱快而熱容量小，在相 同的太陽(yáng)輻射條件下，它們比自然下墊面(綠地、水面等)升溫快，因而其表面的溫度明顯 高于自然下墊面。比如夏天里，草坪溫度32C、樹(shù)冠溫度30C的時(shí)候，水泥地面的溫度可 以達(dá)到57C，柏油馬路的溫度更高達(dá)63C，這些高溫物體形成巨大的熱源，烘烤著周?chē)?大氣和我們的生活環(huán)境，怎么能不熱呢？二是城市大氣污染。城市中的

2、機(jī)動(dòng)車(chē)輛、工業(yè)生產(chǎn)以及大量的人群活動(dòng)，產(chǎn)生了大量的氮 氧化物、二氧化碳、粉塵等，這些物質(zhì)可以大量地吸收環(huán)境中熱輻射的能量，產(chǎn)生眾所周知 的溫室效應(yīng)，引起大氣的進(jìn)一步升溫。三是人工熱源的影響。工廠、機(jī)動(dòng)車(chē)、居民生活等，燃燒各種燃料、消耗大量能源，無(wú)數(shù) 個(gè)火爐在燃燒，都在排放熱量！四是城市里的自然下墊面減少了。城市的建筑、廣場(chǎng)、道路等等大量增加，綠地、水體等 自然因素相應(yīng)減少，放熱的多了，吸熱的少了，緩解熱島效應(yīng)的能力就被削弱了。氣象專(zhuān)家、南京大學(xué)余志豪教授說(shuō)，受熱面的大小，受熱材料的差異，是造成城郊溫差的 主要原因。同樣一萬(wàn)平方米的地面，在郊區(qū)，可能是一望無(wú)際的田野，吸熱慢，溫度上升 慢；而在市

3、區(qū)，高樓密集，建筑物頂面和側(cè)面都成受熱面，受熱面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于郊外。而鋼 筋、水泥等建材，熱容量小，一旦受熱，溫度上升很快，并向四周大量散熱，帶動(dòng)周邊氣溫 升高”現(xiàn)在氣象學(xué)家在城市規(guī)劃中暫時(shí)缺位。城市建設(shè)常常缺乏基本的生態(tài)設(shè)計(jì)常識(shí)，給城市的 環(huán)境和生態(tài)帶來(lái)了明顯的負(fù)面影響，城市大面積的“水泥化”就是最典型的一種。水泥化”是 泛指使用混凝土、瀝青、花崗巖、大理石、釉面磚、硅酸鹽等建筑材料來(lái)硬化城市的現(xiàn)象， 硬化的表面包括地面、墻面、屋頂和水體。這種硬化設(shè)計(jì)的初衷本是希望減少城市粉塵，增 加建筑的美感，提高水體的清潔度等。然而，這類(lèi)硬化設(shè)計(jì)帶來(lái)的真實(shí)效果卻是加重了城市 的熱島效應(yīng)，增加了粉塵治理的難

4、度，使水體水質(zhì)惡化，使雨水資源流失，使城市植被不健 康，使城市的噪音污染加劇，使城市的居住舒適度變差。與其他因素相比，水泥化”給城市環(huán)境帶來(lái)的問(wèn)題所涉及的方面是最廣、最為多樣的：水泥化建材能吸收大量的太陽(yáng)輻射熱，在夏季的陽(yáng)光下，混凝土平臺(tái)的溫度可比氣 溫高8C，屋頂和瀝青路面高17C，因此，水泥化會(huì)使城市熱島效應(yīng)重，懸浮顆粒物沉降難， 使空氣質(zhì)量難以改善。水泥化表面會(huì)反射輻射熱和噪音，進(jìn)而加重城市的熱效應(yīng)和噪音污染，直接影響城 市居住的舒適度和居民的健康。水泥化襯砌河道、河岸和湖體會(huì)使水體生態(tài)系統(tǒng)受到毀滅性破壞，水體因此而喪失 自凈功能，其結(jié)果是水質(zhì)下降，水體出現(xiàn)發(fā)綠發(fā)臭，甚至病菌和蚊蠅大量滋

5、生等問(wèn)題，使水 體污染加重。水泥化鋪路會(huì)使城市地面吸收雨水和雪水的機(jī)會(huì)被阻，城市的地下水位回升難。這 樣的地面不下雨時(shí)極為干燥、塵土飛揚(yáng)，而一遇下雨就滿地積水，地表徑流污染嚴(yán)重，進(jìn)入 雨水排放口后，這些污染的徑流會(huì)直接進(jìn)入河道或湖體，從而污染河水、湖水。在冬季，水 泥化地面易結(jié)冰，引發(fā)行路和行車(chē)的安全問(wèn)題。為化雪需要大量使用融雪劑，使雪水受到污 染。因此水泥化會(huì)嚴(yán)重危害城市的水資源。水泥化鋪路還會(huì)減少土地中微生物的生存機(jī)會(huì)，因而毀滅地表生態(tài)，減少地面土層補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)的機(jī)會(huì)，從而加重城市土地的沙化。水泥化鋪路還阻斷了城市地面的生物通道，對(duì)城市的生物物種和生物多樣性十分有 害。硬化的鋪地方式會(huì)直接影

6、響城市植被的根系發(fā)育。在栽種了樹(shù)木的地面進(jìn)行水泥化鋪設(shè) 會(huì)使樹(shù)木最終因樹(shù)根不能呼吸而死亡或倒伏。水泥化城市難以帶來(lái)人與自然和諧共存的生態(tài)景觀。熱島效應(yīng)的危害環(huán)保專(zhuān)家余志豪說(shuō):城區(qū)溫度高，就容易造成空氣上升，而郊區(qū)較冷的空氣又流向市區(qū)。 如果郊區(qū)有工廠，那工廠中排出的污染物就會(huì)一并集中到城市的中心。這種城市風(fēng)的出現(xiàn) 會(huì)加重市區(qū)的大氣污染程度。”中國(guó)環(huán)境學(xué)會(huì)大氣環(huán)境學(xué)委會(huì)副主任李宗愷認(rèn)為，這種溫差之大足以影響到市民的居住條 件，使城市中心越來(lái)越不適宜生活。在“熱島效應(yīng)”的影響下，城市上空的云、霧會(huì)增加，使有害氣體、煙塵在市區(qū)上空累積， 形成嚴(yán)重的大氣污染。天氣變化的幅度正在加劇，出現(xiàn)的頻率和災(zāi)害力

7、度也令人關(guān)注。這主 要是城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度增加而引起的關(guān)聯(lián)氣象效應(yīng)。比如由熱島效應(yīng)”帶來(lái)的城市雨島效 應(yīng)”、“霧島效應(yīng)”等等。人類(lèi)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(dòng) 密切相關(guān)。環(huán)境溫度高于28度時(shí)，人們就會(huì)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，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(jìn)一步傷害人體健康。在“熱島效應(yīng)”的作用下，城市中每個(gè)地方的溫度并不一樣，而是呈現(xiàn)出一個(gè)個(gè)閉合的高溫 中心。在這些高溫

8、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?chē)鞣N廢 氣和有害化學(xué)氣體不斷對(duì)高溫區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充。在這些有害氣體的作用下，高溫區(qū)的居民極易患 上消化系統(tǒng)或神經(jīng)系統(tǒng)疾病。此外，支氣管炎、肺氣腫、哮喘、鼻竇炎、咽炎等呼吸道疾病 人數(shù)也有所增多。用綠島”拯救熱島”國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家都在積極進(jìn)行這方面的探索和研究，目前已有多種方法可供選擇。例如可 將城市建筑物表面顏色由深變淺，以減少對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收；在路邊、花園和屋頂栽種上花 草樹(shù)木；加強(qiáng)城市規(guī)劃，選擇合理的城市結(jié)構(gòu)模式，統(tǒng)籌安排工廠區(qū)和居民區(qū)；將城區(qū)分散 的熱源集中控制，提高工業(yè)熱源和能源的利用率，減少熱量散失和釋放，也是一項(xiàng)很重要的 措施。專(zhuān)家

9、呼吁：城市規(guī)劃要增加氣候論證，立體綠化更是治本之策。既然城市中人工構(gòu)筑物的 增加、自然下墊面的減少是引起熱島效應(yīng)的主要原因，那么，在城市中通過(guò)各種途徑增加自 然下墊面的比例，是緩解城市熱島效應(yīng)的有效途徑之一。綠地是城市中最主要的自然因素，城市綠化覆蓋率與熱島強(qiáng)度成反比，綠化覆蓋率越高， 熱島強(qiáng)度越低，因此，建立規(guī)模化的集中綠地是最能直接削弱城市熱島效應(yīng)的做法。據(jù)科學(xué)統(tǒng)計(jì)，每公頃綠地平均每天可從周?chē)h(huán)境中吸收的熱量，相當(dāng)于189臺(tái)空調(diào)的制冷 作用；平均每天吸收1.8噸的二氧化碳，顯著削弱溫室效應(yīng)的產(chǎn)生。此外，每公頃綠地可以 年滯留粉塵2.2噸，將環(huán)境中的大氣含塵量降低50%左右，可有效抑制大氣升

10、溫。熱島”時(shí)代的城市綠化，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)量增加。中國(guó)林學(xué)會(huì)理事、南京林業(yè)大學(xué)湯庚 國(guó)教授強(qiáng)調(diào)，一個(gè)城市綠化怎么樣，不僅要看綠地率、人均綠地率以及綠地覆蓋率，更要看 綠量一一樹(shù)上每片樹(shù)葉的面積之和。單純追求綠地率，容易急功近利。弄幾噸草種撒一下， 過(guò)幾天，就能增加一大片綠地?！边@樣的地毯”很漂亮，但從生態(tài)價(jià)值來(lái)看，難與樹(shù)木相比， “十畝草相當(dāng)于一畝樹(shù)”。一個(gè)合理的城市綠化體系，應(yīng)該層次豐富：在城郊建森林。上海、 廣州、南京等大城市，均已開(kāi)始行動(dòng)。南京在周邊準(zhǔn)備投入100多億元，培植140萬(wàn)畝的連 片林地。當(dāng)然，這個(gè)森林物種搭配比例要合理。在29平方米空間內(nèi)，一般栽1棵喬木，6 棵灌木，20平方

11、米草坪。湯庚國(guó)強(qiáng)調(diào)，各個(gè)城市一定要保護(hù)現(xiàn)有的大樹(shù)。像樹(shù)冠很大的梧 桐樹(shù)，有的城市最多曾有2萬(wàn)株，因?yàn)榻o城市建設(shè)讓路，現(xiàn)在只剩2000多株。這里面損失 的綠量難以計(jì)算！”其次，城市中間，不僅要見(jiàn)縫插綠，而且盡量多栽樹(shù)木，形成幾百畝哪 怕是幾畝大的森林。綠化覆蓋率達(dá)到30%以上，綠地才有緩解城市熱島效應(yīng)的作用；綠化 覆蓋率達(dá)到40%以上，熱島面積可減少3/4；綠化覆蓋率達(dá)到60%以上，熱島效應(yīng)才能基 本被控制。南京大學(xué)大氣科學(xué)系教授余志豪提出，“減少熱量排放、增大綠化面積是減弱熱島效應(yīng)的 根本途徑”。園林專(zhuān)家介紹說(shuō)，立體綠化能吸收大氣污染物、增濕、滯塵、降噪，遏制熱 島現(xiàn)象加居U，變熱島為綠島，降溫效果好，如地毯式的屋頂或爬滿常春藤和爬山虎的墻 壁在盛夏可使室內(nèi)溫度下降2C4C，節(jié)約空調(diào)耗電量20%40%。經(jīng)計(jì)算，屋頂綠化相 當(dāng)于地面綠化效益的60%。”風(fēng)、水面等自然因素也可有效緩解城市的熱島效應(yīng)。風(fēng)是熱島效應(yīng)的天敵”，當(dāng)風(fēng)刮起來(lái) 的時(shí)候，熱島就失去了存在的理由，通過(guò)大氣環(huán)流，熱島與周?chē)貐^(qū)的空氣進(jìn)行交換，以此 降低自身的溫度。水面不僅構(gòu)成了城市美麗的景觀，當(dāng)溫度升高時(shí)，它的蒸發(fā)作用能冷卻空 氣，使環(huán)境溫度降低。因