城市热岛效应的成因分析及缓解措施

科技信息 大家可能有过这样的体验： 夏天， 在城市里生活的时候， 你会感到 酷暑难当； 但是当你来到乡村却能够感受到迎面吹来的习习凉风， 顿时 使你觉得清爽透骨， 暑意尽消。 为什么会出现这样的现象呢？ 因此， 我们 有必要走进 “城市热岛效应” 。 1.城市热岛效应的概念及危害 所谓城市热岛效应，通俗地讲就是城市中的气温高于周边郊区的 现象， 它反映的是一个温差的概念， 只要城市与郊区有明显的温差， 就 可以说存在城市热岛效应。 在气象学近地面大气等温线图上， 郊外的广 阔地区气温变化很小， 如同一个平静的海面， 而城区则是一个明显的高 温区， 如同突出海面的岛屿， 由于这种岛屿代表着高温的城市区域， 所 以就被形象地称为城市热岛。在夏季， 城市局部地区的气温， 能比郊区 高 6甚至更高， 形成高强度的热岛。 城市热岛效应的危害主要体现如下四个方面： 第一， 酷热的天气给 人们的生活和工作带来严重影响， 损害人类身体健康， 甚至造成少数人 因中暑而死亡； 第二， 加剧了大气污染， 城市地面散发的热气形成近地 面暖气团， 使城市烟尘流通受阻， 形成对人体有害的 “烟尘穹隆” ； 第三， 城市中光化学污染严重，而热岛效应带来的高温加快了光化学反应速 率， 从而使大气中 O3浓度上升， 加剧了大气污染； 第四， 造成局部地区 水灾， 城市产生的上升热气流与潮湿的海陆气流相遇， 会在局部地区上 空形成乱积云， 而后降下暴雨， 每小时降水量可达 100 mm 以上， 从而在 某些地区引发洪水， 造成地质灾害等。 此外，“热岛现象” 还会导致气候、 物候失常。 2.城市热岛效应的成因分析 城市热岛现象是多种因子综合作用的结果。造成热岛效应的原因 主要有以下三个方面： 2.1 城市下垫面特性的影响 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。越来越多的地表被建筑物、 混凝土和柏油所覆盖， 热容 量大， 反射率小， 在很大程度上储存太阳辐射热； 绿地和水面减少， 蒸发 作用减弱， 大气中的热量难以消化。城市地表含水量少， 热量更多的以 显热形式进入空气中， 导致空气升温。同时， 城市地表对太阳辐射的吸 收率较自然地表高， 且近地面空气温度的变化取决于地面温度， 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， 这些高温物体就形成巨大的热源， 导致环境空气温度升高。 2.2 大气污染物的影响 城市中的机动车辆、 工业生产以及大量的人群活动， 都会产生了大 量的氮氧化物、 二氧化碳、 粉尘等大气污染物， 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。 2.3 人工热源的影响 工厂、 机动车、 居民生活等都会燃烧各种燃料、 消耗大量能源， 无数 个火炉在燃烧， 都在排放热量。 大城市里商场林立， 商业街越来越多， 这 些地方建筑密集， 热量不易散发； 人口集中， 风扇、 空调的功率更是惊 人， 能源消耗大。城市中心和边缘的工厂生产， 机器不断地排放出大量 的热能。 城市的交通工具都是一个个大的散热器， 在各种人为的散热源 中， 来自工厂、 家庭炉灶、 冷气、 采暖等固定热源的热量约占 3/4， 而汽 车、 摩托车、 电车等移动热源散发的热量约 1/4。都市越大、 现代化程度 越高 （高楼、 大厦、 柏油路和水泥路越多 ） ， 热岛效应就越明显。可以说， 城市热岛效应是城市化进程的副产物。 3.缓解城市热岛效应的措施 3.1 大力发展城市绿化 既然城市中人工构筑物的增加、自然下垫面的减少是引起热岛效 应的主要原因， 那么在城市中通过各种途径增加自然下垫面的比例， 便 是缓解城市热岛效应的有效途径之一。城市绿地是城市中的主要自然 因素， 因而大力发展城市绿化， 是减轻热岛影响的关键措施。绿地能吸 收太阳辐射，而所吸收的辐射能量又有大部分用于植物蒸腾耗热和在 光合作用中转化为化学能， 用于增加环境温度的热量大大减少。 绿地中 的园林植物， 通过蒸腾作用， 不断地从环境中吸收热量， 降低环境空气 的温度。 每公顷绿地平均每天可从周围环境中吸收 81.8 兆焦耳的热量， 相当于 189 台空调的制冷作用。 园林植物光合作用， 吸收空气中的二氧 化碳， 一公顷绿地， 每天平均可以吸收 1.8 吨的二氧化碳， 削弱温室效 应。此外， 园林植物能够滞留空气中的粉尘， 每公顷绿地可以年滞留粉 尘 2.2 吨， 降低环境大气含尘量 50%左右， 进一步抑制大气升温。 研究表明， 城市绿化覆盖率与热岛强度成反比， 绿化覆盖率越高， 则热岛强度越低， 当覆盖率大于 30%后， 热岛效应得到明显的削弱； 覆 盖率大于 50%， 绿地对热岛的削减作用极其明显。 规模大于 3 公顷且绿 化覆盖率达到 60%以上的集中绿地，基本上与郊区自然下垫面的温度 相当， 即消除了热岛现象， 在城市中形成了以绿地为中心的低温区域， 成为人们户外游憩活动的优良环境。 3.2 治理机动车尾气 降低机动车污染物排放量， 强化机动车排气污染的管理， 可以有效 地降低大气污染物的排放， 从而消弱城市热岛效应。 在全市公交汽车和 出租小汽车推广液化石油气，全面安装尾气净化器，减轻汽车尾气污 染。 依法加强对新生产机动车出厂排气达标管理。 强化在用机动车监督 管理。 对于排气不达标的车辆， 强制治理。 推广使用无铅汽油， 发展清洁 能源的机动车， 扩大清洁能源汽车在城市公共交通使用。 完善城市道路 网， 构建大容量、 无污染、 全立交快速交通系统。 3.3 限制工业企业的大气污染物排放 采取多种方式方法限制大气污染物的排放。 如利用低负荷燃烧， 适 宜的燃烧空气比，二次燃烧，水或蒸汽喷射等措施减低氮氧化物的排 放； 使用含硫量少的燃料， 使用干式或湿式脱硫设备等措施减低二氧化 硫的排放； 防止有机化合物从储存容器中泄漏， 不使用含有机化合物的 油墨， 安装适当的排气处理设备等措施减低有机化合物的排放； 禁止在 新、 改、 扩建和技改项目中使用淘汰的工艺和设备， 超过限期的， 要坚决 取缔。 3.4 改善能源结构， 提高能源效率 减少和减轻热污染的有效办法是节约能源和直接利用太阳能。最 有广泛使用前景的是太阳能利用技术，它主要是通过特定的构造和材 料来利用太阳能， 应用范围相当广泛， 而且不产生任何热污染。大力发 展天然气、 水电、 可再生能源、 新能源等清洁能源， 发展清洁燃料公共汽 车和电动公共汽车， 号召有效利用工厂排出的热能， 提高空调系统、 能 源消费机器的效率， 积极利用国外油气资源， 努力降低煤炭在一次能源 消费中的比重； 在适宜地区大力发展沼气、 节能灶、 太阳能、 风能等， 改 善能源结构； 工厂要有效地回收排出的热能， 提高空调系统、 能源消费 机器的效率。 3.5 大力倡导清洁生产 清洁生产是指不断采取改进设计、 使用清洁的能源和原料、 采用先 进的工艺技术与设备、 改善管理、 综合利用等措施， 从源头削减污染， 提 高资源利用效率， 减少或者避免生产、 服务和产品使用过程中污染物的 产生和排放， 以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。引进天然气、 优化城市能源消费结构， 大力推行优质煤 （低硫、 低灰份洗精煤 ） 及其它 清洁燃料的使用。 4.结论 由于热岛效应关系到每一个人的切身利益，因此我们要从自身做 起， 尽自己的最大力量来减缓热岛效应。 如： 能做公交车出行， 我们就不 开私家车， 短距离的出行最好骑自行车； 夏天， 空调最好要调的高一点 。如果我们每个人都能够重视起来， 相信在大家的努力下， 我们的 夏天将不再酷热难当， 我们的城市将越来越适宜居住。 参考文献 1 程炳岩， 周子平， 钱晓燕等.郑州城市热岛特征及成因.河南气 象， 1997， 1： 2022 2 丁金才， 张志凯， 奚红.上海地区盛夏高温分布和热岛效应的初 步研究.大气科学， 2002， 26(30)： 412422 3 李子华， 唐斌， 任启福.重庆市冬季热岛和湿岛效应的研究.地理 学