熱島效應(yīng)及其影響.doc

_城市熱島效應(yīng)及其影響城市熱島效應(yīng)（Urbanheat island effect）是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。在近地面溫度圖上，郊區(qū)氣溫變化很小，而城區(qū)則是一個高溫區(qū)，就像突出海面的島嶼，由于這種島嶼代表高溫的城市區(qū)域，所以就被形象地稱為城市熱島。由于城市熱島效應(yīng)，城市與郊區(qū)形成了一個晝夜相反的熱力環(huán)流。一什么是熱島效應(yīng)所謂城市熱島效應(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)的氣溫，能比郊區(qū)高6甚至更高，形成高強度的熱島。20世紀(jì)初，英國氣候?qū)W家賴克霍德華在倫敦的氣候一書中把這種氣候特征稱為“熱島效應(yīng)”。二熱島效應(yīng)的原因首先，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然下墊面。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燃料，每天都在向外排放大量的熱量。此外，城市里中綠地、林木和水體的減少也是一個主要原因。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。城市中的大氣污染也是一個重要原因。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。三城市熱島效應(yīng)的影響由于熱島中心區(qū)域近地面氣溫高，大氣做上升運動，與周圍地區(qū)形成氣壓差異，周圍地區(qū)近地面大氣向中心區(qū)輻合，從而在城市中心區(qū)域形成一個低壓旋渦，結(jié)果就勢必造成人們生活、工業(yè)生產(chǎn)、交通工具運轉(zhuǎn)中燃燒石化燃料而形成的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳?xì)浠衔锏却髿馕廴疚镔|(zhì)在熱島中心區(qū)域聚集，危害人們的身體健康甚至生命。一方面，大量污染物在熱島中心聚集，濃度劇增，直接刺激人們的呼吸道粘膜，輕者引起咳嗽流涕，重者會誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，尤其是患慢性支氣管炎、肺氣腫、哮喘病的中老年人還會引發(fā)心臟病，死亡率高，如英國倫敦在1952年12月，因為該原因死亡4000余人。另一方面，大氣污染物還會刺激皮膚，導(dǎo)致皮炎，甚而引起皮膚癌。有的物質(zhì)如鉻等，若進入眼內(nèi)會刺激結(jié)膜，引起炎癥，重者可導(dǎo)致失明。汞的含量較多，可損害人的腎臟，引起劇烈腹痛、嘔吐。汞慢性中毒還會損害人的神經(jīng)系統(tǒng)。第三方面，長期生活在熱島中心區(qū)的人們?nèi)菀谆忌舷到y(tǒng)或神經(jīng)系統(tǒng)疾病，且神經(jīng)系統(tǒng)患病率達30%，主要表現(xiàn)為神經(jīng)官能癥、失眠、煩躁不安、記憶力下降、憂郁壓抑感等。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。四城市熱島效應(yīng)的防治措施從城市氣象規(guī)劃設(shè)計出發(fā)應(yīng)考慮：1、 要保護并增大城區(qū)的綠地、水體面積。因為城區(qū)的水體、綠地對減弱夏季城市熱島效應(yīng)起著十分可觀的作用。2、 城市熱島強度隨著城市發(fā)展而加強，因此在控制城市發(fā)展的同時，要控制城市人口密度、建筑物密度。因為人口高密度區(qū)也是建筑物高密度區(qū)和能量高消耗區(qū)，常形成氣溫的高值區(qū)。3、 如北京市位于平原中部，三面環(huán)山。由于山谷風(fēng)的影響，盛行南、北轉(zhuǎn)換的風(fēng)向。夜間多偏北風(fēng)，白天多偏南風(fēng)。因此，在擴建新市區(qū)或改建舊城區(qū)時，應(yīng)適當(dāng)拓寬南北走向的街道，以加強城市通風(fēng)，減小城市熱島強度。4、 減少人為熱的釋放，盡量將民用煤改為液化氣、天然氣并擴大供熱面積也是根本對策。城市綠地是城市中的主要自然因素，因此大力發(fā)展城市綠化，是減輕熱島影響的關(guān)鍵措施。綠地能吸收太陽輻射，而所吸收的輻射能量又有大部分用于植物蒸騰耗熱和在光合作用中轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，用于增加環(huán)境溫度的熱量大大減少。綠地中的園林植物，通過蒸騰作用，不斷地從環(huán)境中吸收熱量，降低環(huán)境空氣的溫度。每公頃綠地平均每天可從周圍環(huán)境中吸收81.8兆焦耳的熱量，相當(dāng)于189臺空調(diào)的制冷作用。園林植物光合作用，吸收空氣中的二氧化碳，一公頃綠地，每天平均可以吸收1.8噸的二氧化碳，削弱溫室效應(yīng)。此外，園林植物能夠滯留空氣中的粉塵，每公頃綠地可以年滯留粉塵2.2噸，降低環(huán)境大氣含塵量50%左右，進一步抑制大氣升溫?？茖W(xué)研究表明，城市綠化覆蓋率與熱島強度成反比。綠化覆蓋率越高，則熱島強度越低，當(dāng)覆蓋率大于30%后，熱島效應(yīng)得到明顯的削弱；覆蓋率大于50%，綠地對熱島的削減作用極其明顯。規(guī)模大于3公頃且綠化覆蓋率達到60%以上的集中綠地，基本上與郊區(qū)自然下墊面的溫度相當(dāng)，即消除了熱島現(xiàn)象，在城市中形成了以綠地為中心的低溫區(qū)域，成為人們戶外游憩活動的優(yōu)良環(huán)境。美國研究人員建議把灰、黑色的路面改為亮色系以減少路面吸收的太陽熱能，借此降低室外溫度，減緩都市的熱島效應(yīng)及全球變暖。一般城市地表有35%至50%是道路，通常為灰色或黑色的柏油路面，并在吸熱后形同巨大的熱源。美國加州勞倫斯柏克萊國家實驗室的“熱島小組”研究員吉伯特說，黑色柏油路面幾乎把陽光中的熱能完全吸收，使路面和四周空氣升溫，加劇都市熱島效應(yīng)。以“低溫屋頂”為例，亮色系屋頂能反射大量陽光，從而降低室內(nèi)和室外的溫度。研究人員把實驗室停車場的部分停車格上色，比較各色路面的吸熱效果。亮色系的“低溫路面”能反射30%至50%的陽光，相比之下，新鋪的柏油路僅能反射5%，較舊的柏油路則能反射10%到20%。低溫路面可用傳統(tǒng)混凝土材質(zhì)搭配淡色顏料鋪設(shè)，或以特殊涂料直接涂在原有路面上以增強反射陽光的能力。低溫路面不僅能降低周圍空氣溫度，還可減緩全球變暖和能源消耗。這些好處已經(jīng)由多項科學(xué)模式證明，但實際效用仍有待更多實際研究加以確認(rèn)。除了綠地能夠有效緩解城市熱島效應(yīng)之外，水面、風(fēng)等也是緩解城市熱島的有效因素。水的熱容量大，在吸收相同熱量的情況下，升溫值最小，表現(xiàn)出比其他下墊面的溫度低；水面蒸發(fā)吸熱，也可降低水體的溫度。風(fēng)能帶走城市中的熱量，也可以在一定程度上緩解城市熱島。因此在城市建筑物規(guī)劃時，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向，不要把樓房全部建設(shè)成為東西走向的，要建設(shè)成為便于空氣流通的模式；同時，最好將一些單位的高院墻拆掉，建成柵欄式，增加空氣流通。5. 城市熱島效應(yīng)的代表城市2012年9月，北京市委員會調(diào)研顯示，北京市“熱島效