城市热岛效应的成因与对策探讨

城市热岛效应成因及改善措施

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。

关健词：城市热岛效应成因措施

The Causes of the Urban Heat Island and the

improvement measures

Abstract:In the background of global warming and the rapid urbanization ,many cities have appeared the intensity of urban heat island effect in the world ，urban heat environment quality was deteriorated . Analysis and evaluation of urban heat island effect has currently become urban climate and environment of the important research topics, and also one of the important aspect of global change study In this paper, the cause of formation and harm of the urban heat island are introduced, and the countermeasures to reduce the urban heat island intensity and improve the ecology environment and living conditions are researched based on the current situation of the urban heat island.

Keywords:Heat island effect causes Measures

0 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［1］。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。

1 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。一般认为城市热岛效应是由以下几个原因造成的：

1.1城市污染物增加

正常的空气中含21%氧气和78%氮气,还有1%是其他物质。随着城市化发展，城市中由于大量的机动车、工业生产以及居民生活等人为因素的影响,城区大气中CO、SO2、NO x等有毒气体浓度大,总悬浮颗粒物密集,温室气体的含量高。其中对城市热岛效应影响最显著的是城市大气总悬浮颗粒物与温室气体的影响。来自工业生产的废气、汽车尾气以及日常生活中的大气污染物，有效增加了城市空气中CO2、NO x、SO2、气溶胶粒等有害物质的浓度，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。

1.2 城市下垫面性质变化

市区人口密度、建筑物密度远比郊区高，建筑物、构筑物和铺砌的道路等所占的面积约在70％～80％以上，绿地相对较少，而郊区则农田密布，其中80％以上为水田，城乡下垫面性质的差异十分明显，这就导致城市与郊区在热量平衡各分量上差异，首先表现在城市下垫面的反射率比郊区小，其次是城区下垫面温度在晴天都显著高于郊区，城区的绿地和水域面积小，蒸发蒸腾所消耗的热能比郊区小，下垫面温度又比郊区高，因此，通过湍流交换而提供给空气的显热比郊区大，使城市空气的增温大于郊区。城市热岛的形成还与天穹可见度有关，城市建筑物鳞次栉比，天穹可见度远小于郊区，这对地面长波辐射散热影响很大，使城市覆盖层内气温不易降低。从而促使热岛形成。

城市内有大量的人工建筑物,如混凝土、柏油路面、各种建筑墙面等,这些人

工构筑物吸热快而热容量小,改变了下垫面的热力属性。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℃。这样的下垫面强烈地吸收太阳辐射能量,然后再将其中的大部分以辐射的方式传送给大气,使空气得到过多的热量,气温急剧升高。白天,在相同的太阳辐射条件下,它们对太阳光的吸收率比自然下垫面(绿地、水面等)高,升温快,因而其表面温度明显高于自然下垫面。到了晚上,大气又发挥其保温的效应,使得城市与郊区的温差更加明显（见图1）。分析上图可以看出,塑胶地面对太阳辐射的影响反应最快且最剧烈,地表温度最高。其余各材质的下垫面,都有明显的延迟作用。水体的热容量大,蓄热效果好,测试期间温度波动小于3℃,并且平均温度也明显低于塑胶地面。对太阳辐射影响反应由弱到强依次是:水体、草地、泥地、混凝。

1.3 人工热源的增加

工厂生产、交通运输以及居民生活都需要消耗各种燃料,把大量的废热排放到城市大气中。随着经济快速发展,城市化进程的加快、人口、生产、交通集中,在工业生产、家庭炉灶、内燃机等方面消耗能源的同时,废热排放增多,使城市区域增加许多额外的热量输入。而大城市里面高楼鳞次栉比，商业建筑与日增多，这些地方热量不易于散发，人口集中，风扇，空调的耗能更是惊人。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，