北京城市热岛效应及缓解措施

北京城市热岛效应及缓解措施城市热岛效应是影响城市环境质量的重要因素，已经越来越引起了人们的重视，尤其是近年来，全球变暖的大环境转变和强烈的城市热岛效应，使城市的热环境更加恶化，特别是夏季，高热酷暑已经开始严重影响到人们的生活和工作。北京作为我国的首都和国际大都市，热岛效应也已经发展到了相当严重的程度，城市绿化可以改变城市下垫面的热属性，减少热量的集聚，因此，城市绿化对于消减热岛效应具有关键的作用。城市绿地对北京城市热岛的影响绿地改变了下垫面的性质，从而影响地表的热量平衡状况，绿地因反射和吸收部分太阳辐射，使得地表所得净辐射减少，而所得净辐射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，使增加环境温度的热量大大减少。大面积绿地光合作用，吸收空气中的二氧化碳，可削弱城市温室效应，进一步缓解热岛效应。1.城市绿地对下垫面热特性的影响不同性质的下垫面，具有不同的热属性，因此升、降温的速率也各不相同。柏油马路、水泥路面等铺装地面升温速率大（分别为摄氏度和摄氏度，绿地类下垫面的升温速率最低为摄氏度和摄氏度；且柏油、水泥的升温速率高于降温速率，热量容易积累，绿地的降温速率低于升温速率，热量容易扩散。可见，绿地下垫面缓解热岛的作用最好，沥青、水泥等其他下垫面则不仅不利于热岛效应的削减，而且是增强热岛效应的重要因素。2.热岛强度与城市绿化覆盖率的关系研究表明，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。由绿化覆盖率和强、次热岛辐射比例的关系可知：当覆盖率达到大于后，绿地对热岛有较明显的削弱作用；覆盖率大于，绿地对热岛的削减作用极其明显，且达到在其中生活舒适度令人满意的程度，如天坛等公园，绿化覆盖率高达以上，整个地域无二级以上热岛，消除了热岛现象。分别在使馆区、学院区（如北大、清华）和方庄小区等绿化效果好的地区进行分析，可以看出，当绿化状况较好时，由于绿地对热岛有明显的削弱作用，区域内很少有大范围的强热岛。而西黄庄和大栅栏覆盖率仅为和。绿化植物少，热量集聚，形成高强度的热岛区。城市大范围绿地对热岛强度的辐射削减作用绿化覆盖率达到一定程度后，绿地因蒸腾作用散失的热量高于所得到的太阳辐射能，温度降低，空气冷却收缩下沉，地面气压升高，气流从绿地吹向非绿地，形成局部环流，在地面导致绿地的“可透性现象”，客观上起到了降低周围环境气温的作用。削减城市热岛效应的措施及建议城市绿化、水面和城市风是削减城市热岛效应的有效因素。通过增加城市绿地，改善城市下垫面的热特性，是消减城市热岛效应有效和切实可行的途径。加强城市绿化，提高城市绿化的总体水平，是削减城市热岛效应的关键措施城市绿地中的园林植物，通过蒸腾作用，不断地从环境中吸收大量的热量，降低了环境空气的温度。每公顷绿地平均每天可从周围环境中吸收兆焦耳的热量，相当于台功率为千瓦空调的作用。园林植物可以通过光合作用，大量吸收空气中的二氧化碳，抑制温室效应，放出氧气，净化空气。一公顷绿地，每天平均可以吸收吨的二氧化碳。 2.科学建立城市生态廊道系统根据北京城市的主导风向，在市区逐步建立合理的生态廊道体系，将城市外围（生态腹地）凉爽、洁净的空气，引入城市内部，有效缓解城市内部的热岛效应。同时，可促进城市与外围的物质、能量流动，使生态系统得以恢复和完善。但城市风的影响因素比较复杂，在很大程度上要受到大气环流的限制，而城市布局、城市建筑的朝向以及道路的走向等，可以在一定程度上影响城市风的走向和强度，因此城市风的引入要在城市总体建设规划基础上，进行系统规划。3.合理增加城市水面水面不仅能够有效地缓解城市内的热岛效应，而且也是城市生态系统的重要组成部分，但北京是一个严重缺水的城市，在城市水资源严重紧缺的情况下，根据北京的自然条件和城市特点，在有条件的地区，利用中水逐步增加水体面积，对于建设生态完善、环境优美的城市空间，具有积极的意义。4.缓解旧城区的热岛效应，是目前的当务之急目前二环路以内的核心地区，热岛效应最为集中，不仅热岛强度高，而且连片分布。该区环境状况不仅影响北京的城市发展和人民的生活，而且直接影响城市的形象。在该区改造中，应充分重视区域内的生态环境建设，处理好发展经济与建立良好生态环境的关系。5.建立规模化的集中绿地，减低热岛的影响绿地单体只有达到一定的规模，才能形成以绿地为中心的低温区域。在当前整个城市市区普遍高温，热岛效应严重的情况下，这些低温区域，可以为城市居民提供可贵的户外活动场所。研究表明，规模大于公顷而且绿化覆盖率达到以上的集中绿地，其内部的热辐射强度有明显的降低（热辐射强度为四级），基本上与郊区的热辐射强度相当，即可以形成城市中心绿地为中心的低温区域。6.重视绿地分布的均匀度，改善城市热辐射的总体状况随着与绿地距离的增加，绿地对热岛的辐射削减作用明显衰减，远绿难解近热。因此城市绿地规模不仅要有相当的数量，而且要分布均匀合理。采用合理的绿化结构，提高单位面积绿地削减热岛的效益乔灌草复层种植结构的绿地降温效果最好，其次为乔草型和灌草型绿地，草坪型绿地最低。8.坚持北京城市总体规划分散集团式布局的原则，绿地系统的规划应根据北京城市热场分布的特点，从可持续发展的战略出发，合理布局集中绿地、建立生态廊道、增加水面等，有重点、有针对性地进行绿地建设，转变城市绿化工作“见缝插绿”的局面，实现“规划建绿”，建立完善的城市绿地系统是改善城市热环境的根本保证。北京高温！“热岛效应”是元凶对于每一个在北京学习工作的人来说，酷热难耐的夏季总是一年之中最让人难受的季节。也许你会感到奇怪，纬度并不低的北京在夏季总是高温不断，专家多年研究后发现，“热岛效应”是引发京城持续高温的元凶之一。“热岛效应”到底是怎样一种物理现象？它又是如何深刻改变着北京的环境与气温？曾对“热岛效应”和北京气候关系进行过深入研究的北京大学物理学院大气科学系刘树华教授向记者讲述了“热岛效应”的奥秘。现代都市的地表构成让能量吸收多散发慢，整个城市就像一个“热岛“。原来，在我们所生活的这座现代化大都市里，地表是由水泥、混凝土和柏油马路所组成，而郊区的地表是由植被和土壤组成的，两者的热量平衡特征存在显著的差别。城市特殊的地表使它吸收的阳光的热量要大于土壤，而且日益普及的空调等电器设备、数以百万的汽车以及各种人为的热量，也因此而被超量吸收。所以城市地表对热的储存要远远大于市郊地区。加之城市的上空大气比较混浊，温室气体含量较高，明显影响地面长波辐射的散失，由此导致温室效应。于是在建筑密集的城市里其气温要明显高于周边的郊区，使城市就像一个“热岛”一般。刘教授告诉记者，由于地表的特征导致地表温度升高，空气受热后会形成热气流上升，在大气平衡作用的影响下，近郊等城市边缘地区的空气就下沉补充到空气上升的区域中，如此有上升有下沉，就形成一个动力学的热岛环流。热岛环流对城市降水有很大的影响，通常空气在温度不断上升时形成上升气流，很容易形成对流型天气，从而导致市区降水强度增加。在北京这种天气的代表就是午后经常发生雷阵雨。北京热岛环流引发大气污染进一步恶化，就连西郊地区也没能幸免。值得关注的是热岛环流在增加降水的同时，还使大气污染进一步恶化，在城市产生的污染通过环流进一步影响城市。刘教授以北京三面环山的特殊地形下，介绍了热岛效应的表现形式。在白天，同等高度市郊西北的山区接受的能量比平原区的多，温度升高快，在其上空会形成一个上升气流，继而带动平原气流形成南风，然后再影响到山区。到了夜间，同高度的山区热量损失要比平原快，再加上人为热岛效应，到晚上9点以后就转成北风，先从山区生成，逐渐影响到城市。所以北京一年四季都是晚上北风，白天日出以后逐渐转成南风，晚上再逐渐转成北风，如此造成了一个区域气候形成的问题，这些污染物在深秋及冬季的时候，白天送到山区存起来，在没有大的天气系统入境时，污染物到了晚上10点会再被环流送回。深秋和冬天季节如此连续五天后，北京的污染指数就达到五级了。刘教授指出，如果在城市周围全是平原的理想状态下，城市的发展一定会导致热岛环流增强。由于北京地形的特殊可能情况又会略有不同，北京市区和郊区的温差和压力差造成了热岛环流的形成。根据北京大学物理学院大气科学系硕士胡晓明数值模拟和观测研究，城市的中心和郊区地面温度差6，长期温度相差1-2。北京不同城区温度差别和区域内经济发展程度及人口有关系，总体来看西部比东部的温度要高，七月14点的气温平均值海淀的温度要比朝阳高1左右。减轻热岛效应必须减少大热容量的地面面积，增加绿化更是不能缺少。问及导致北京高温灾害各种因素中，是热岛效应是否起到关键作用。刘教授表示，从全球变暖的增温幅度来看，十年才增加0.4左右，所以就北京而言，全球气温变化的影响还是微乎其微的。北京高温灾害，主要是高低温自然变化周期中，高温年和北京热岛效应迭加在一起的结果。所以采取有效的办法治理热岛效应已经成为当务之急。刘教授强调，城市要减缓城市热岛效应，首先必须减少城市大热容量的地面面积。目前北京一般建筑是水泥结构，路面是柏油马路，它们吸收热量很大。其中柏油马路的黑颜色反射率非常低，所以在同样区域，其吸收的热量要大大高于颜色浅的地方。如果城区楼顶都绿化，或者建成休息场所，比如游泳池等，就既减少了热量增加，又增加了娱乐设施。在日本东京，很多楼顶用作网球场，游泳池，或者建成花园式楼顶，以有效地减少热岛效应发生，楼顶不利用的极少。研究表明如果北京市植被面积增加30，温度要降低2-3，目前在北京楼房占据地面的面积30还要多，大多数老式楼顶都可以实现有效绿化，所以植被增加30是完全可能实现的。对于路面，应该有意识地多普及蜂窝状的结构，因为使用蜂窝状的地面，可以有效地改变地表的热量平衡，自然打通地面上下的水分和热量的流通，在地面水分蒸发中，使地表温度减低3-4。拆去围墙、改变楼群方向以提高地面通风效果是降低热岛效应的有效手段。刘教授曾经对城市小区进行研究，发现这里几万人住在50多栋楼中，楼群排列密集，加上绿地面积减少，由于楼房是吸收热量非常大的水泥体，热岛效应非常明显，增加高度减少建筑面积，如果盖成十栋大楼，将原来建楼的大部分面积变成绿地，增大了地面通风量，优化了地表热量平衡和动力学效应，热岛效应迅速降低。 他告诉记者，通风量对城市热岛