园林生态学 浅析热岛效应.doc

浅析城市热岛效应摘要：城市热岛效应是城市化形成的特殊城市气候，是现代都市的典型气候特征之一。城市热岛效应具有明显的时空分布特征，它的形成与城市下垫面性质和城市能耗等许多因子有关。从城市热岛效应概念入手，分析城市热岛效应的存在，并探讨城市热岛效应的成因，提出切实可行的对策和建议。关键词：城市、热岛效应、环境、气候。Abstract: urban heat island effect is the city changes the formation of special city climate, is a typical feature of modern urban climate. Urban heat island effect has obvious spatial and temporal distribution characteristics, its formation and the nature of the underlying surface and the city city energy consumption and many other factors. From concept analysis of urban heat island effect, urban heat island effect exists, and to explore the causes of urban heat island effect, proposes the practical and feasible countermeasures and suggestions.Key words: City, urban heat island effect, environment, climate.1、什么是城市热岛效应及其产生原因。1.1城市热岛效应的概念。 随着城市规模的迅速扩大，城市的热岛效应越来越明显。城市热岛效应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。 城市热岛效应就是一种城市气温比郊区高的现象。 1.2分析产生热岛效应产生的原因 城市热岛是怎么形成的呢？或者说是什么原因导致了城市热岛呢？城市热岛的形成，显然是与城市化的发展密不可分的，其形成的原因一般有如下四个。1.2.1首先，是城市下垫面（大气底部与地表的接触面）特性的影响。 城市内大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等，改变了下垫面的热属性。城市地表含水量少，热量更多地以显热形式进入空气中，导致空气升温。同时城市地表对太阳光的吸收率较自然地表高，能吸收更多的太阳辐射，进而使空气得到的热量也更多，温度升高。如夏天里，草坪温度32、树冠温度30的时候，水泥地面的温度可以达到57，柏油马路的温度更高达63，这些高温物体形成巨大的热源，烘烤着周围的大气和我们的生活环境，怎么能不热呢？ 1.2.2第二个主要原因是城市大气污染。 城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等，这些物质可以大量地吸收环境中热辐射的能量，产生众所周知的温室效应，引起大气的进一步升温。1.2.3第三个主要原因是人工热源的影响。 工厂、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量！ 1.2.4第四个原因是，城市里的自然下垫面减少了。 城市的建筑、广场、道路等等大量增加，绿地、水体等自然因素相应减少，放热的多了，吸热的少了，缓解热岛效应的能力就被削弱了。 2、分析热岛效应的危害。2.1光化学污染加剧。 在高温季节，汽车尾气和工厂排放的废气中的氮氧化物和碳氢化物，经光化学反应形成一种浅蓝色的烟雾，在热岛的影响下，形成二次污染物，不易沉降，空气混浊，造成散射光，显著降低能见度，水平视程缩短，不利于车辆的行驶安全，对人的眼睛有强烈的刺激作用，也容易引发呼吸道感染。城市热岛强度越大，太阳辐射强度越大，这种光化学烟雾浓度就越大，危害性就越强。 2.2发病率提高。 在“热岛效应”的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和化学有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下，高温区的居民极易患上消化系统或神经系统疾病，此外，支气管炎、肺气肿、哮喘、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病人数也会有所增多。夏季中暑与高温关系十分密切，每年都有因高温而中暑甚至引发死亡的事情发生，尤其在日最高温度超过37时，中暑病人、患肠胃疾病病人和高血压、冠心病发作的病人明显增加，由于高温导致死亡的人数也明显增加，温度升高与中暑的死亡率成正比关系。2.3热岛效应加重了污染。 由于有热岛的存在，城市中盛行上升气流。城市空气中悬浮着大量的烟尘等微粒,因而城市上空便易形成以这些微粒为团粒结构的云团。造成城市地区的近地层空气污染严重。 3、城市热岛效应的研究方法。 3.1测试点法。 测试点法是指根据热力学定律和城市热岛效应的分布状况，从水平和垂直方向进行观测的方法。城市热岛效应由于受多种复杂因素的影响，因时因地因气候条件的不同，在不断的发生变化，根据其变化的多样性，可以采取固定位置、定点观测的方法，了解同一地区不同时间的气温变化和同一时间不同测试点的气温变化，测试点法可以从水平和垂直两个方向进行城市热岛的观测。在水平方向对城市热岛效应进行观测，研究热岛水平分布特征，一般选择城市和郊区若干个典型的观测位置，进行多项温度气候指标的测定比较，也可以利用横穿城市剖线进行观测研究。测试点法发展至今更多的采用的是水平与垂直相结合的方法，这两种方法的有机结合更能准确的测定城市中热岛效应的变化情况，为全面监测热岛效应的变化提供了更为丰富的数据。 3.2气温对比分析法。 气温对比分析法是指对某地区城市与乡村的观测站一定年份内季、年平均温度资料进行对比分析，得出城市热岛效应变化趋势的方法。 首先，利用各类城区观测站与乡村站的气温纪录对比分析，确定研究年份内历年气温城乡变化结果。然后，按四季划分，计算春、夏、秋、冬年平均温度变化的线性趋势。最后，进行数据分析，得出历年气温的变化，分析热岛效应的增强趋势。3.3模拟预测法。 模拟预测法是在城市热岛效应研究中应用计算机技术运用的统计模型、数值模型、解析模型和物理模型四种模型模拟城市热岛效应变化的方法。这四种模型已经广泛地应用于理论和实践研究，其中物理模型是有多种云物理和边界层的物理过程和四维固化功能。模拟预测法以理论分析为主，减少了现场观测，实验室模拟有一定的通用性而现实情况则复杂多变，这一方法应该在针对不同城市的环境差异进行模型校正提高预测准确度上进行更进一步的研究。 3.4遥感测定分析法。 遥感测定分析法是指不同地物对太阳长波辐射的吸收情况不同，形成不同波段辐射值，运用热红外传感器对城市地表温度进行大范围的观测，再通过计算机技术，进行室内解译，分析得到地物的热量空间分布的方法。 遥感技术应用于城市热场分析能够大面积、同步和动态地监测地面热场的分布和变化情况。遥感测定分析法研究城市热岛的变化，包括四个步骤：首先，对研究城市地理条件、温度、气候特征进行概括分析。其次，应用图像处理的方法，进行灰度拉伸和密度分割，利用亮温计算模式，获得亮温数据。再次，进行几何纠正、配准与镶嵌，并进行剪切与密度分割。最后得出热场中心分布区与热场结构特征。 4、热岛效应防止措施。 我们应该如何防止“热岛效应”呢？ 4.1从城市绿化角度防止。4.1.1居住区的绿化管理要建立绿化与环境相结合的管理机制并且建立相关的地方性行政法规，以保证绿化用地。4.1.2要统筹规划公路、高空走廊和街道这些温室气体排放较为密集的地区的绿化，营造绿色通风系统，把市外新鲜空气引进市内，以改善小气候。4.1.3选择高效美观的绿化形式、包括街心公园、屋顶绿化和墙壁垂直绿化及水景设置，可有效地降低热岛效应，获得清新宜人的室内外环境。4.1.4建设若干条林荫大道，使其构成城区的带状绿色通道，逐步形成以绿色为隔离带的城区组团布局，减弱热岛效应。4.1.5应把消除裸地、消灭扬尘作为城市管理的重要内容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地表应为草坪所覆盖，甚至在树冠投影处草坪难以生长的地方，也应用碎玉米秸和锯木小块加以遮蔽，以提高地表的比热容。4.2从城市自身角度考虑。4.2.1建筑物淡色化以增加热量的反射。4.2.2提高能源的利用率，改燃煤为燃气。4.2.3控制使用空调器，提高建筑物隔热材料的质量，以减少人工热量的排放；改善市区道路的保水性性能。4.2.4“透水性公路铺设计划”，即用透水性强的新型柏油铺设公路，以储存雨水，降低路面温度。4.2.5形成环市水系，调节市区气候。结束语：城市热岛效应的有效防止功在当代，我们作为地球上的一份子，要敢于承担起自觉保护城市生态环境的责任，切实地奉献出自身力手能及的一份力。当政者也应该在发展城市建设的同时，考虑到环境的保护，为人