建筑环境学论文

关于城市热岛效应的相关研究

建环1301班张梦迪

摘要：在全球气候变暖和高速城市化的大背景下，世界上许多城市都出现了高强度的城市热岛效应城市热环境质量日趋恶化。分析和评价城市热岛效应已成为当前城市气候与环境研究的重要内容之一，也是全球变化研究的重要方面。本文剖析了城市热岛效应的成因及危害，并从当前城市热岛效应的现状出发探讨了改善城市生态环境，减低热岛强度的对策。

Abstract: the global climate warming and under the background of rapid urbanization, many cities in the world is a high intensity of urban heat island effect urban thermal environment quality is deteriorating. Analysis and evaluation of urban heat island effect has become one of the important contents of the current urban climate and environmental research, is also the important aspect of global change research. This paper analyzes the causes and harm of the urban heat island effect, and starting from the present situation of the current urban heat island effect to improve urban ecological environment is discussed, countermeasures of reducing heat island intensity.

关键词：城市热岛效应气候变化人类活动成因及措施

Keywords: urban heat island effect climate change

human activity causes and measures

一、引言

城市热岛效应也称“大气热污染现象”,是指当城市发展到一定规模,由于城市下垫面性质的改变、大气污染以及人工废热的排放等因素使城市温度明显高于郊区,形成类似高温孤

岛的现象,在气象学上被形象地称为城市热岛。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。近年来,我国城市夏季伏天日气温在35℃以上的天数逐渐增多。

据报道，2005年夏季我国中东部和内蒙古中西部、新疆大部日最高气温高于或等于35度的日数一般在5天以上。其中华北南部、黄淮中西部、长江中下游大部及新疆东部、内蒙古西部、福建大部、广东北部、广西东部等地普遍持续高温10-15天。河北南部、山西南部、河南北部、安徽西北部、浙江大部、江西中北部等地达16-25天。很多城市日气温频频刷新当地气象纪录。城区高温化得背后就是越来越严重的城市热岛现象。针对上述现象，本文就以城市热岛产生的原因和改善措施作初步探讨。

二、城市热岛效应的成因

1、城市下垫面性质改变

由于城市“水泥森林”的发展，改变了下垫面的性质，同时也改变原有的自然地面的面积比例。城市建筑物和道路的材料改变了地表热交换和大气动力学特征，更易吸收大量热辐射，致使夜晚红外辐射的热量相应增多，如果这种建筑物贯穿于整个城市则可使城市上空温度升高。另外，城市由于参差不齐的建筑物，使城市的墙壁与墙壁、墙壁与地面之间进行多次反复吸收，这为城市“热岛”的形成奠定了能量基础。对太阳辐射影响反应由弱到强依次是:水体、草地、泥地、混凝。

2、人为热和大气污染

把城市人为热归纳为机动车辆、工厂车间、空调运转、居民烹饪及建筑物向外散发的热量。人为热排放对城市“热岛”的影响具有双重作用。一方面直接增加了城市的热量。据调查，城市内人为释放的热量，在美国一般相当于地表所吸收的太阳净辐射热的10-15％。城市内大量的人为释放引起城市地区局部升温，从而在温度空间分布图上出现一个个高温中心。据1984年统计。上海城区耗煤量为36874 6t/a km是近郊的1 .704倍。市区的耗油量为11533 6t/a km相当于郊区的1 .508倍。仅就此两项而论，市区每平方公里上空所获得的人为热相当于郊区的3.2倍强。如果再加上空凋排热等其他的人为热，市区与郊区人为热的差异更大。都市越大，现代化程度越高，热岛效应就越明显。另一方面，城市人为热排放的同时，也大量排放煤灰、粉尘及各种污染气

体。其中较多的是CO、N0、H0、CH 、CFC等温室气体。这些污染物善于吸收长波辐射能，尤以CO2吸收长波辐射的能力更强。且城市上空的污染物层如同保温层一样包围在城市上空，有效阻止长波辐射的逸出，增加大气逆辐射。使热岛效应在夜间尤为突出。可以说，城市热岛效应是城市化进程的副产物。

3、城市规模、形状和所处的地理位置

城市化的发展，使城内建筑的密度和高度都在不断增加。大量的高层建筑减低了风速，增加了热量水平交换难度。城市建筑密度越大，热岛强度愈大。建筑物高度对地表温度有着至关重要的影响。一方面高大建筑物的巨大阴影可降低地表温度，另一方面建筑物的每一个表面都能吸收太阳辐射和长波辐射，且高大建筑物有效阻止了太阳热辐射的逸出。研究者通过对城市表层气温的空间分区特点分析了热岛效应的成因，认为城市热岛形成的原因主要是各个区域不同的建筑结构，几何结构和建筑材料所引起。城市中温度最高的区域往往与最深的城市街谷相对应，即通常分布在市中心。如果街道走向设计或几何形状不合理，则密不通风，风速小，热量不易散发，温室气体也难于迅速扩散，导致局部气温过高。即使是1 000人的小城镇也能在长时间温度记录中观测到热岛效应的存在。城市人口越多，规模越大，热岛效应越明显。

4、其他因素

热岛效应的成因非常复杂，影响热岛强度的因子是多种多样的。除了城市本身的内部原因以外，还需要外部的气象条件配合。如气压场必须稳定、气压梯度小、静风或微风、天气晴朗少云或无云、大气层结构稳定、无自动对流上升运动等。我国大部分地区夏季受副热带高气压控制，以下沉气流为主，多静风天气，近地面热量不易散发，进一步加剧了热岛效应。

三、城市热岛效应的危害

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