城市热岛效应的成因分析及影响

1、城市热岛效应的成因分析及影响改革开放以来，我国城市化进程明显加快，目前已经进入到高速城市化的起飞线上，随之而来的城市环境污染问题也日益严重，其中的城市 “热岛效应” 作为这些环境问题中的典型代表有着重要的研究意义。城市热岛效应是指城市因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市“高温化”城市热岛效应，通俗地讲就是城市化的发展，导致城市中的气温高于外围郊区的这种现象。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

2、的气温，能比郊区高6甚至更高，形成高强度的热岛。此外，城市密集高大的建筑物阻碍气流通行，使城市风速减小。由于城市热岛效应，城市与郊区形成了一个昼夜相同的热力环流。可见，城市热岛反映的是一个温差的概念，只要城市与郊区有明显的温差，就可以说存在了城市热岛。因此，一年四季都可能出现城市热岛。但是，对于居民生活的影响来说，主要是夏季高温天气的热岛效应。这些年来，由于城市人口集中，工业发达，交通拥塞，大气污染严重，且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成，它的热容量低， 热传导率高， 加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用，可使城市年平均气温比郊区可高 2，甚至更多 , 在温度的空间分布上 , 城市犹如一个温暖

3、的岛屿， 从而形成城市热岛效应。 热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象，在冬季最为明显，夜间也比白天明显，是城市气候最明显的特征之一。城市热岛效应的成因全球变暖的气候条件是造成城市热岛效应的外部因素，而城市化才是热岛形成的内因。近年来， 随着城市建设的高速发展， 城市热岛效应也变得越来越明显。 一般认为城市热岛效应是由以下几个原因造成的首先，是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面， 各种建筑墙面等， 改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面温度明显高于自

4、然下垫面。城市拥有大量的人工构筑物，其道路及建筑物的成分多为水泥、柏油、钢筋混凝土、砖石和金属等，这些材料都是吸热能手，它们具有热容量大、导热率高的特点，能吸收大量的热辐射。据资料显示，它们所占的面积约为70 80 E 。另外，这些材料大多较郊区绿地的颜色深， 对太阳辐射的吸收率较大， 能吸收更多的热量。 郊区土地有大量植被覆盖， 植物的蒸腾作用可以带走热量， 使温度不会太高。 例如在夏天， 当草坪温度为 32、树冠温度为 3O左右时， 水泥铺成的地面的温度就可达到 57，而柏油铺成的马路的温度更可以高达 63 度。另一个主要原因是人工热源的影响。工厂生产、 交通运输以及居民生活都需要燃烧各种

5、燃料， 每天都在向外排放大量的热量。城市人为热即人类活动产生的废热，城市内大量的人为热释放引起城市地区局部升温，对城市热岛的形成起着十分重要的作用。张弛等将人为热源分为建筑物、 交通、工厂排热和其他排热四大类。其中，空调排热是建筑排热的重要部6 。城市人为热释放量相当可怕，有时候甚至比太阳净辐射还大，美国科学家SAILORD J的研究表明 _7 ，城市人口规模越大的温度就比郊区高得越多。据研究显示， 如果城市拥有 l 万人口规模，其热岛强度可以达到 011 OC，如果拥有 1O万人口规模，热岛强度则会达到032，如果在 100万人口的城市，热岛强度则高达0 91 oCt。 Mitchell通过

6、美国 77个城市的资料证明城市最大“热岛效应”强度与城市人口密度的平方根呈正相关_此外，城市里中绿地、 林木和水体的减少也是一个主要原因。在城市中加强绿化管理和园林管理具有很好的生态保护和生态平衡的作用。在这个过程中， 有效的生态环境管理对于局部气候也会产生一些影响。对于 城市绿化来说， 可以很好的进行降温增湿，具有降低温度以及增加湿度的效应。 对于城市的热岛效应来说，由于建筑群的密集， 而且一般的建筑群都是相对较高的，这样一来也就很容的形成内部温度的增加，这样一来气压相对增大，而在城市的周围或者是内部进行一些内部园林绿化的话，那么就可以很好的降低周围的温度，增 加周围的湿度， 内部气压减小，

7、 这样一来，在不同的气压层随着城市化的发展，城市人口的增加，城市中的建筑、广场和道路等大量增加，绿地、水体等却相应减少，缓解热岛效应的能力被削弱。当然，城市中的大气污染也是一个重要原因。在“ 热岛效应 ”的影响下， 城市上空的云、雾会增加， 使有害气体、 烟尘在市区上空累积，形成严重的大气污染 。人类有许多疾病就是在“ 热岛效应 ”下引发的。 城市中的机动车、 工业生产以及居民生活，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射，产生温室效应，从而引起大气进一步升温。原则上， 一年四季都可能出现城市热岛效应。但是， 对居民生活和消费构成影响的主要是夏季高温天气下的热岛

8、效应。为了降低室内气温和使室内空气流通，人们使用空调、 电扇等电器，而这些都需要消耗大量的电力。如目前美国1/6 的电力消费用于降温目的，为此每年需付电费 400亿美元。高温天气对人体健康也有不利影响。有关研究表明，环境温度高于28C时，人们就会有不适感；温度再高还容易导致烦躁、中暑、精神紊乱等症状；气温持续高于 34 C，还可导致一系列疾病， 特别是使心脏、 脑血管和呼吸系统疾病的发病率上升，死亡率明显增加。 此外，气温升高还会加快光化学反应速度， 使近地面大气中臭氧浓度增加，影响人体健康。城市热岛效应的影响1.热岛效应使得城市里的废气不能扩散只能集中在城市里造成城市空气的污染得不到缓解 使

9、得城市空气质量更差 . “热岛效应”不仅会使天气酷热难耐，引发雾岛、雨岛、干岛和混浊岛等多种效应，而且还会造成像雷电和暴雨这种极端天气事件增多，从而引发各种次生灾害，严重影响人们的正常生活和城市社会经济正常运转。2. 在“热岛效应”的影响下，城市上空的云、雾会增加，使有害气体、烟尘在市区上空累积，形成严重的大气污染。人类有许多疾病就是在“热岛效应”下引发的。医学研究表明，环境温度与人体的生理活动密切相关。环境温度高于 28度时，人们就会有不舒适感；温度再高就易导致烦躁、中暑、精神紊乱；气温高于 34度，并伴有频繁的热浪冲击， 还可引发一系列疾病， 特别是使心脏、 脑血管和呼吸系统疾病的发病率上

10、升，死亡率明显增加。此外，高温还可加快光化学反应速率，从而提高大气中有害气体的浓度，进一步伤害人体健康。3 造成经济损失气温持续在较高值时， 城市生产和生活用电、 用水量就会大大增加， 造成电力紧张，供水困难。 据美国能源部的统计， 为了缓解热岛效应带来的不适， 美国政府每年都要多花 100 亿美元左右的巨额能源成本支出。4 破坏大气环境由于城市温度比郊区的温度高，所以会盛行上升气流，而气流中含有大量的烟尘等微粒，这会导致城市近地层大气环境受到破坏。 此外，高温还会加快城市废气中氮氧化物和碳氢化合物经光化学反应形成光化学烟雾，从而导致地表臭氧浓度升高，破坏大气环境。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。 在这些有害作用下， 高温区的居民极易患上消化系统