Question

热岛效应

Answer 1

热岛效应是指一个地区的气温高于周围地区的现象.中心的高温区就象突出海面的岛屿,所以就被形象地称为热岛.常见的是城市热岛效应,即城市气温高于郊区气温的现象.另外还有非城市热岛效应,如青藏高原的热岛效应等.
热岛效应 - 城市热岛效应
城市热岛效应城市热岛效应是指城市气温比郊区气温高的现象,它是城市气候中典型的特征之一.20世纪初,英国气候学家赖克·霍德华在《伦敦的气候》一书中首次提到了“热岛效应”这一说法.
在近地面等温线图上,郊区气温相对较低,而市区则形成一个明显的高温区,如同出露水面的岛屿,被形象的称之为“城市热岛”.城市热岛中心,气温一般比周围郊区高1℃左右,最高可达6℃以上.在城市热岛作用下,近地面产生由郊区吹向城市的热岛环流.城市热岛增强空气对流,空气中的烟尘提供了充足的水汽凝结核,故城市降水比较去多.对欧美许多大城市研究发现,城市降水量一般比郊区多5%~10%.
热岛效应 - 城市热岛效应产生的原因
热岛效应城市人口密集、工厂及车辆排热、居民生活用能的释放、城市建筑结构及下垫面特性的综合影响等是其产生的主要原因.热岛强度有明显的日变化和季节变化.日变化表现为夜晚强、白天弱,最大值出现在晴朗无风的夜晚,上海观测到的最大热岛强度达6℃以上.季节分布还与城市特点和气候条件有关,北京是冬季最强,夏季最弱,春秋居中,上海和广州以10月最强.年均气温的城乡差值约1℃左右,如北京为0.7～1.0℃,上海为0.5～1.4℃,洛杉矶为0.5～1.5℃.城市热岛可影响近地层温度层结,并达到一定高度.城市全天以不稳定层结为主,而乡村夜晚多逆温.水平温差的存在使城市暖空气上升,到一定高度向四周辐散,而附近乡村气流下沉,并沿地面向城市辐合,形成热岛环流,称为“乡村风”,这种流场在夜间尤为明显.城市热岛还在一定程度上影响城市空气湿度、云量和降水.对植物的影响则表现为提早发芽和开花、推迟落叶和休眠. 热岛效应城市热岛的形成一方面是在现代化大城市中,人们的日常生活所发出的热量；另一方面,城市中建筑群密集,沥青和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的热容量（可吸收更多的热量）,而反射率小,使得城市白天吸收储存太阳能比郊区多,夜晚城市降温缓慢仍比郊区气温高.城市热岛是以市中心为热岛中心,有一股较强的暖气流在此上升,而郊外上空为相对冷的空气下沉,这样便形成了城郊环流,空气中的各种污染物在这种局地环流的作用下,聚集在城市上空,如果没有很强的冷空气,城市空气污染将加重,人类生存的环境被破坏,导致人类发生各种疾病,甚至造成死亡. 上海城市热岛效应还有一种分类法,认为热岛成因有三：一是城市与郊区地表面性质不同,热力性质差异较大.城区反射率小,吸收热量多,蒸发耗热少,热量传导较快,而辐射散失热量较慢,郊区恰相反；二是城区排放的人为热量比郊区大；三是城区大气污染拖物浓度大,气溶胶微粒多,在一定程度上起了保温作用.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.
热岛效应 - 城市热岛效应的危害
热岛效应在“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.
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或神经系统疾病,此外,支气管炎、肺气肿、哮喘、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病人数也有所增多.
热岛效应严重的城市热岛效应不但影响了人们正常的生活和工作,还成为人们生活质量进一步提高和城市进一步发展的制约因素.因此,研究削减城市热岛效应的技术方法,采取各种措施缓解热岛效应的影响,对于提高人们的生活质量,维持城市可持续发展具有重要的意义.
一年四季都可能出现城市热岛效应.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28°C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.
热岛效应 - 树木在减小热岛效应中的作用
植物覆盖减小热岛效应都市林在减少大气中二氧化碳方面的贡献以及碳吸存能力,和森林的林木一样,视林木的生长和枯死情形而异,也依树种组成、林龄结构、森林的健全情形等而异.生长率和生命周期（life span）反应二氧化碳的吸存能力,虽然生长快速的树种（即速生树种）较生长较慢的林木,在初期可吸存较多的二氧化碳,但由于速生树种的生命周期较短,反而在其整个生命周期内吸存的二氧化碳量较少.
以生长快速但生命周期较短的杂交杨和生长较慢但生命周期较长的糖枫为例,杂交杨在生命周期间的 30 年,可吸存约 2,460 公斤的二氧化碳,而糖枫在生命周期间的 60 年,却可吸存约 3,225 公斤的二氧化碳.

热岛效应 - 避免或减小城市热岛效应的方法
热岛效应（1）要保护并增大城区的绿地、水体面积.因为城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用.城市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,当覆盖率大于30%后,热岛效应得到明显的削弱；覆盖率大于50%,绿地对热岛的削减作用极其明显.规模大于3公顷且绿化覆盖率达到60%以上的集中绿地,基本上与郊区自然下垫面的温度相当,即消除了热岛现象,在城市中形成了以绿地为中心的低温区域,成为人们户外游憩活动的优良环境.
（2）城市热岛强度随着城市发展而加强,因此在控制城市发展的同时,要控制城市人口密度、建筑物密度.因为人口高密度区也是建筑物高密度区和能量高消耗区,常形成气温的高值区.
工业区的增加会增大热岛效应（3）如北京市位于平原中部,三面环山.由于山谷风的影响,盛行南、北转换的风向.夜间多偏北风,白天多偏南风.因此,在扩建新市区或改建旧城区时,应适当拓宽南北走向的街道,以加强城市通风,减小城市热岛强度.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.
（4）水面、风等也是缓解城市热岛的有效因素.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.
（5）减少人为热的释放,尽量将民用煤改为液化气、天然气并扩大供热面积也是根本对策.

热岛效应 - 青藏高原的“热岛效应”
青藏高原受热岛效应影响近代地理学的开创者之一、德国科学家洪堡1799－1804年间在南美洲安第斯山脉考察时发现,赤道附近的高山雪线,比中纬度的青藏高原许多高山的雪线低200米左右.例如：贡嘎山西坡雪线高5100米左右,而靠近赤道的厄瓜多尔基多附近的高山雪线仅约4800米多一些.这不符合常理：由于赤道地区热量较高,高山雪线通常应该从赤道向两极递降,到极地附近降至海平面.
据此,洪堡提出了青藏高原的“热岛效应”理论：对流层大气的主要直接热源是地面,或称“下垫面”,青藏高原由于下垫面大面积抬升,（相当于把“火炉”升高）,故其热量较同纬度、同海拔高度的其它地区高得多,甚至比赤道附近的同海拔地区也要高得多.
受热岛效应影响的青藏高原青藏高原的“热岛效应”对环境的多要素影响极大,如冰川、生物等.例如,贡嘎山南坡的垂直自然带和纬度相当的峨眉山相比丰富得多,许多树木的分布界线也设于峨眉山,就是这个原理.

热岛效应 - 防止热岛效应的方法
1．选择高效美观的绿化形式、包括街心公园、屋顶绿化和墙壁垂直绿化及水景设置,可有效地降低热岛效应,获得清新宜人的室内外环境.
2．居住区的绿化管理要建立绿化与环境相结合的管理机制并且建立相关的地方性行政法规,以保证绿化用地.
3．要统筹规划公路、高空走廊和街道这些温室气体排放较为密集的地区的绿化,营造绿色通风系统,把市外新鲜空气引进市内,以改善小气候.
4．应把消除裸地、消灭扬尘作为城市管理的重要内容.除建筑物、硬路面和林木之外,全部地表应为草坪所覆盖,甚至在树冠投影处草坪难以生长的地方,也应用碎玉米秸和锯木小块加以遮蔽,以提高地表的比热容.
5．建设若干条林荫大道,使其构成城区的带状绿色通道,逐步形成以绿色为隔离带的城区组团布局,减弱热岛效应；
在现有的条件上,应考虑 1、控制使用空调器,提高建筑物隔热材料的质量,以减少人工热量的排放；改善市区道路的保水性性能. 2、建筑物淡色化以增加热量的反射. 3、提高能源的利用率,改燃煤为燃气. 4、此外, “透水性公路铺设计划”,即用透水性强的新型柏油铺设公路,以储存雨水,降低路面温度. 5、形成环市水系,调节市区气候.
热岛效应 - 减弱城市热岛效应的建议
（1）要保护并增大城区的绿地、水体面积.因为城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用.
（2）城市热岛强度随着城市发展而加强,因此在控制城市发展的同时,要控制城市人口密度、建筑物密度.因为人口高密度区也是建筑物高密度区和能量高消耗区,常形成气温的高值区.
（3）如北京市位于平原中部,三面环山.由于山谷风的影响,盛行南、北转换的风向.夜间多偏北风,白天多偏南风.因此,在扩建新市区或改建旧城区时,应适当拓宽南北走向的街道,以加强城市通风,减小城市热岛强度. （4）减少人为热的释放,尽量将民用煤改为液化气、天然气并扩大供热面积也是根本对策.
因为水的比热大于混凝土的比热,所以在吸收相同的热量的条件下,两者升高的温度不同而形成温差,这就必然加大热力环流的循环速度, 而在大气的循环过程中,环市水系又起到了二次降温的作用,这样就可以使城区温度不致过高,就达到了防止城市热岛效应的目的. 此外,市区人口稠密也是热岛效应形成的重要原因之一.所以,在今后的新城市规划时,可以考虑,在市中心只保留中央政府和市政府、旅游、金融等部门,其余部门应迁往卫星城,再通过环城地铁连接各卫星城.