城市热岛效应

城市热岛效应

城市热岛效应(Urbanheatislandeffect)，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”[1] 。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。形成城市热岛效应的主要因素有城市下垫面、人工热源、水气影响、空气污染、绿地减少、人口迁徙等多方面的因素。最新新闻

春节人口大迁移明显减弱城市热岛效应2015-02-12 21:57

中国春节期间的人口大迁徙被称为世界上每年最大规模的人类迁移，人次多、周期短、方向性强，具有很强的规律性。中国科学院“百人计划-引进国外杰出人才”、大气物理研究所研究员张井勇的研究团队及合作者的最新研究结果表明，中国春节期间大规模人口迁移对城市热岛效应有显著影响，这种影响尤以夜间更为明显。...详情

中文名城市热岛效应

外文名Urbanheatislandeffect

形成原因大量的人工发热、建筑物和道路等

概念城市中的气温明显高于郊区的现象

年平均温差1°C

夏季温差6°C以上

目录

1历史沿革

2形成因素

▪城下垫面

▪人工热源

▪水气影响

▪空气污染

▪绿地减少

▪人口迁徙

3基本特征

4科学实验

5主要危害

6防止措施

▪绿化环境

▪减少排放

▪城市规划

7研究进展

1历史沿革

19世纪初，英国气候学家赖克·霍德华在《伦敦的气候》一书中，首先提出了“热岛效应”的气候特征理念。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。海岛上的地面气温，由于高于周围海上气温，并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流，这是海洋热岛效应的表现。进入21世纪，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,城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成城市热岛效应。

2形成因素

城下垫面受城市下垫面（大气底部与地表的接触面）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然下垫面。

城市地表含水量少，热量更多地以湿热形式进入空气中，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。

城区大量的建筑物和道路构成以砖石、水泥和沥青等材料为主的下垫层，这些材料热容量、导热率比郊区自然界的下垫层要大得多，而对太阳光的反射率低、吸收率大；因此在白天，城市下垫层表面温度远远高于气温，其中沥青路面和屋顶温度可高出气温8℃～17℃·此时下垫层的热量主要以湍流形式传导，推动周围大气上升流动，形成"涌泉风",并使城区气温升高;在夜间城市下垫面层主要通过长波辐射,使近地面大气层温度上升。由于城区下垫层保水性差，水分蒸发散耗的热量少（地面每蒸发1g水，下垫层失去2.5kJ的潜热），所以城区潜热大，温度也高。

人工热源

另一个主要原因是人工热源的影响。城市内拥有大量锅炉、加热器等耗能装置以及各种机动车辆。这些机器和人类生活活动都消耗大量能量，大部分以热能形式传给城市大气空间。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。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。水气影响除了绿地能够有效缓解城市热岛效应之外，水面、风等也是造成城市热岛的因素。城区密集的建筑群、纵横的道路桥梁，构成较为粗糙的城市下垫层、因而对风的阻力增大，风速减低，热量不易散失。在风速小于6 m/s时，可能产生明显的热岛效应，风速大于11 m/s 时,下垫层阻力不起什么作用，此时热岛效应不太明显。

水的热容量大，在吸收相同热量的情况下，升温值最小，表现出比其他下垫面的温度低；水面蒸发吸热，也可降低水体的温度。风能带走城市中的热量，也可以在一定程度上缓解城市热岛。因此在城市建筑物规划时,要结合当地的风向，不要把楼房全部建设成为东西走向的,要建设成为便于空气流通的模式；同时,最好将一些单位的高院墙拆掉，建成栅栏式，增加空气流通。

空气污染

城市中的大气污染也是一个重要原因。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。市大气污染使得城区空气质量下降，烟尘、S02、N0x，C0，含量增加，这些物质都是红外辐射的良好吸收者，至使城市大气吸收较多的红外辐射而升温。

大气污染在城市热岛效应中起着相当复杂特殊的作用。来自工业生产、交通运输以及日常生活中的大气污染物在城区浓度特别大，它像一张厚厚的毯子覆盖在城市上宛，白天它大大地削弱了太阳直接辐射，城区升温减缓，有时可在城市产生“冷岛”效应。夜间它将大大减少城区地表有效长波辐射所造成的热量损耗，起到保温作用，使城市比郊区“冷却”得慢，形成夜间热岛现象。

绿地减少

城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。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