熱島效應(yīng)

定義

城市

城市熱島效應(yīng)是城市氣候中典型的特征之一。它是城市氣溫比郊區(qū)氣溫高的現(xiàn)象。城市熱島的形成一方面是在現(xiàn)代化大城市中，人們的日常生活所發(fā)出的熱量；另一方面，城市中建筑群密集，瀝青和水泥路面比郊區(qū)的土壤、植被具有更小的函授比熱容（可吸收更多的熱量），并且反射率小，吸收率大，使得城市白天吸收儲(chǔ)存太陽(yáng)能比郊區(qū)多，夜晚城市降溫緩慢仍比郊區(qū)氣溫高。城市熱島是以市中心為熱島中心，有一股較強(qiáng)的暖氣流在此上升，而郊外上空為相對(duì)冷的空氣下沉，這樣便形成了城郊環(huán)流，空氣中的各種污染物在這種局地環(huán)流的作用下，聚集在城市上空，如果沒(méi)有很強(qiáng)的冷空氣，城市空氣污染將加重，人類生存的環(huán)境被破壞，導(dǎo)致人類發(fā)生各種疾病，甚至造成死亡。

成因

一是城市與郊區(qū)地表面性質(zhì)不同，熱力性質(zhì)差異較大。城區(qū)反射率小，吸收熱量多，蒸發(fā)耗熱少，熱量傳導(dǎo)較快，而輻射散失熱量較慢，郊區(qū)恰相反

二是城區(qū)排放的人為熱量比郊區(qū)大

三是城區(qū)大氣污染物濃度大，氣溶膠微粒多，在一定程度上起了保溫作用。

大氣污染在城市熱島效應(yīng)中起著相當(dāng)復(fù)雜特殊的作用。來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及日常生活中的大氣污染物在城區(qū)濃度特別大，它像一張厚厚的毯子覆蓋在城市上空，白天它大大地削弱了太陽(yáng)直接輻射，城區(qū)升溫減緩，有時(shí)可在城市產(chǎn)生“冷島”效應(yīng)。夜間它將大大減少城區(qū)地表有效長(zhǎng)波輻射所造成的熱量損耗，起到保溫作用，使城市比郊區(qū)“冷卻”得慢，形成夜間熱島現(xiàn)象。

青藏高原

據(jù)此，洪堡提出了青藏高原的“熱島效應(yīng)”理論：對(duì)流層大氣的主要直接熱源是地面，或稱“下墊面”，青藏高原由于下墊面大面積抬升，（相當(dāng)于把“火爐”升高），故其熱量較同緯度、同海拔高度的其它地區(qū)高得多，甚至比赤道附近的同海拔地區(qū)也要高得多。

青藏高原的“熱島效應(yīng)”對(duì)環(huán)境的多要素影響極大，如冰川、生物等。例如，貢嘎山南坡的垂直自然帶和緯度相當(dāng)?shù)亩朊忌较啾蓉S富得多，許多樹木的分布界線也設(shè)于峨眉山，就是這個(gè)原理。

釋義

近年來(lái)，隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，城市熱島效應(yīng)也變得越來(lái)越明顯。城市熱島形成的原因主要有以下幾點(diǎn)：

另一個(gè)主要原因是人工熱源的影響。工廠生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及居民生活都需要燃燒各種燃料，每天都在向外排放大量的熱量。

此外，城市里中綠地、林木和水體的減少也是一個(gè)主要原因。隨著城市化的發(fā)展，城市人口的增加，城市中的建筑、廣場(chǎng)和道路等大量增加，綠地、水體等卻相應(yīng)減少，緩解熱島效應(yīng)的能力被削弱。

原則上，一年四季都可能出現(xiàn)城市熱島效應(yīng)。但是，對(duì)居民生活和消費(fèi)構(gòu)成影響的主要是夏季高溫天氣下的熱島效應(yīng)。為了降低室內(nèi)氣溫和使室內(nèi)空氣流通，人們使用空調(diào)、電扇等電器，而這些都需要消耗大量的電力。如目前美國(guó)1/6的電力消費(fèi)用于降溫目的，為此每年需付電費(fèi)400億美元。高溫天氣對(duì)人體健康也有不利影響。有關(guān)研究表明，環(huán)境溫度高于28°C時(shí)，人們就會(huì)有不適感；溫度再高還容易導(dǎo)致煩躁、中暑、精神紊亂等癥狀；氣溫持續(xù)高于34°C，還可導(dǎo)致一系列疾病，特別是使心臟、腦血管和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率上升，死亡率明顯增加。此外，氣溫升高還會(huì)加快光化學(xué)反應(yīng)速度，使近地面大氣中臭氧濃度增加，影響人體健康。

城市熱島效應(yīng)主要由以下因素影響：蒸發(fā)減少、城市下墊面反射率降低、能量輸入，其強(qiáng)度影響為：蒸發(fā)減少0.05g/sm，熱輸入增加120.9w/m；城市下墊面反射率降低10%，熱輸入增加30w/m；人工能量輸入10w/m，城市中總熱輸入增加160.9w/m，由于受空氣對(duì)流的影響，實(shí)際熱輸入約20w/m，計(jì)算溫升約3.5℃，這與實(shí)際比較相符。當(dāng)夏季空氣流通減緩時(shí)，熱輸入會(huì)急劇增加，由于城市蒸發(fā)系統(tǒng)適應(yīng)性低，造成城市溫度急劇上升，同時(shí)由于空調(diào)和火電廠的加速運(yùn)轉(zhuǎn)又會(huì)造成惡性循環(huán)，加劇城市大氣溫升。城市蒸發(fā)量減少也形成了城市干島效應(yīng)，造成城市上空大氣穩(wěn)定度升高，不易發(fā)生垂直對(duì)流，易形成近地表高溫，產(chǎn)生嚴(yán)重的空氣污染（例發(fā)灰霾和光化學(xué)煙霧）。

太陽(yáng)能熱島效應(yīng)

單片太陽(yáng)能電池一般是不能使用的，實(shí)際應(yīng)用的是太陽(yáng)能電池組件。太陽(yáng)能電池組件是由多片太陽(yáng)能電池組合而成，用以達(dá)到期望的電壓值。太陽(yáng)能電池組件在使用過(guò)程中，如果有一片太陽(yáng)能電池單獨(dú)被遮擋，例如樹葉鳥糞等，單獨(dú)被遮擋的太陽(yáng)能電池在強(qiáng)烈陽(yáng)光照射下就會(huì)發(fā)熱損壞，于是整個(gè)太陽(yáng)能電池組件損壞。這就是所謂熱島效應(yīng)。為了防止熱島效應(yīng)，一般是將太陽(yáng)能電池傾斜放置，使樹葉等不能附著，同時(shí)在太陽(yáng)能電池組件上安裝防鳥針。

防止方法

1．選擇高效美觀的綠化形式、包括街心公園、屋頂綠化和墻壁垂直綠化及水景設(shè)置，可有效地降低熱島效應(yīng)，獲得清新宜人的室內(nèi)外環(huán)境。

2．居住區(qū)的綠化管理要建立綠化與環(huán)境相結(jié)合的管理機(jī)制并且建立相關(guān)的地方性行政法規(guī)，以保證綠化用地。

3．要統(tǒng)籌規(guī)劃公路、高空走廊和街道這些溫室氣體排放較為密集的地區(qū)的綠化，營(yíng)造綠色通風(fēng)系統(tǒng)，把室外新鮮空氣引進(jìn)室內(nèi)，以改善小氣候。

4．應(yīng)把消除裸地、消滅揚(yáng)塵作為城市管理的重要內(nèi)容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地表應(yīng)為草坪所覆蓋，甚至在樹冠投影處草坪難以生長(zhǎng)的地方，也應(yīng)用碎玉米秸和鋸木小塊加以遮蔽，以提高地表的比熱容。

5．建設(shè)若干條林蔭大道，使其構(gòu)成城區(qū)的帶狀綠色通道，逐步形成以綠色為隔離帶的城區(qū)組團(tuán)布局，減弱熱島效應(yīng)

在現(xiàn)有的條件上，應(yīng)考慮

1．控制使用空調(diào)器，提高建筑物隔熱材料的質(zhì)量，以減少人工熱量的排放；改善市區(qū)道路的保水性性能。

2．建筑物淡色化以增加熱量的反射。

3．提高能源的利用率，改燃煤為燃?xì)狻?/p>

4．此外， “透水性公路鋪設(shè)計(jì)劃”，即用透水性強(qiáng)的新型柏油鋪設(shè)公路，以儲(chǔ)存雨水，降低路面溫度。

5．形成環(huán)市水系，調(diào)節(jié)市區(qū)氣候。

減弱建議

（1）要保護(hù)并增大城區(qū)的綠地、水體面積。因?yàn)槌菂^(qū)的水體、綠地對(duì)減弱夏季城市熱島效應(yīng)起著十分可觀的作用。

（2）城市熱島強(qiáng)度隨著城市發(fā)展而加強(qiáng)，因此在控制城市發(fā)展的同時(shí)，要控制城市人口密度、建筑物密度。因?yàn)槿丝诟呙芏葏^(qū)也是建筑物高密度區(qū)和能量高消耗區(qū)，常形成氣溫的高值區(qū)。

（3）如北京市位于平原中部，三面環(huán)山。由于山谷風(fēng)的影響，盛行南、北轉(zhuǎn)換的風(fēng)向。夜間多偏北風(fēng)，白天多偏南風(fēng)。因此，在擴(kuò)建新市區(qū)或改建舊城區(qū)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)拓寬南北走向的街道，以加強(qiáng)城市通風(fēng)，減小城市熱島強(qiáng)度。

（4）減少人為熱的釋放，盡量將民用煤改為液化氣、天然氣并擴(kuò)大供熱面積也是根本對(duì)策。

因?yàn)樗谋葻岽笥诨炷恋谋葻?，所以在吸收相同的熱量的條件下，兩者升高的溫度不同而形成溫差，這就必然加大熱力環(huán)流的循環(huán)速度，而在大氣的循環(huán)過(guò)程中，環(huán)市水系又起到了二次降溫的作用，這樣就可以使城區(qū)溫度不致過(guò)高，就達(dá)到了防止城市熱島效應(yīng)的目的。

此外，市區(qū)人口稠密也是熱島效應(yīng)形成的重要原因之一。所以，在今后的新城市規(guī)劃時(shí)，可以考慮，在市中心只保留中央政府和市政府、旅游、金融等部門，其余部門應(yīng)遷往衛(wèi)星城，再通過(guò)環(huán)城地鐵連接各衛(wèi)星城。

（5）城市人口稠密，綠化面積較少，應(yīng)多種植樹木。

(6)還需控制工廠的排放。

(7)人工蒸發(fā)補(bǔ)償：解決城市大氣熱污染的首要辦法是增大蒸發(fā)量，受城市安裝條件的限制，采用噴霧系統(tǒng)是一種高效且經(jīng)濟(jì)的辦法。蒸發(fā)量在0.05g/sm時(shí)（白天噴霧11小時(shí)相當(dāng)于2mm降雨量），大氣平均降溫達(dá)7℃。

綜述

綜上所述，熱島效應(yīng)給人們帶來(lái)的危害的確不小，但若能夠正確的利用已有的技術(shù)，控制城市的過(guò)快發(fā)展，合理規(guī)劃城市，這個(gè)問(wèn)題并非不可解決。