城市热岛效应的成因与对策探讨

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摘要：随着城市化进程的加速，环境问题愈演愈烈，热岛效应作为众多环境问题的代表，对其研究具有重要意义。本文阐述了城市热岛效应的危害及成因,主要分析了缓解城市热岛效应的措施,旨在为减轻热岛效应对城市的危害提供服务。

关键词：城市热岛效应；成因；对策

Abstract: with the acceleration of the process of city, environmental problems intensified, the heat island effect as the representative of many environmental problems, the research has important significance. This paper expounds the harm and the causes of urban heat island effect, mainly analyzes to alleviate urban heat island effect measures, in order to provide services to reduce the harm of the city heat island effect.

Keywords: urban heat island effect; cause; countermeasure

中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

一、城市热岛效应及其危害

热岛是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象，是城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大吸热率和更小的热容量，使得城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。

由于热岛中心区域近地面气温高，大气做上升运动，与周围地区形成气压差异，周围地区近地面大气向中心区辐合，从而在城市中心区域形成一个低压旋涡，结果就势必造成人们生活、工业生产、交通工具运转中燃烧石化燃料而形成的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等大气污染物质在热岛中心区域聚集，危害人们的身体健康甚至生命。表现在：一方面，大量污染物在热岛中心聚集，浓度剧增，直接刺激人们的呼吸道粘膜，轻者引起咳嗽流涕，重者会诱发呼吸系统疾病，尤其是患慢性支气管炎、肺气肿、哮喘病的中老年人还会引发心脏病，死亡率高，如英国伦敦在1952年12月份，因为这个原因死亡4000余人。另一方面，大气污染物还会刺激皮肤，导致皮炎，甚而引起皮肤癌。有的物质如铬等，若进入眼内会刺激结膜，引起炎症，重者可导致失明。汞的含量较多，可损害人的肾脏，引起剧烈腹痛、呕吐。汞慢性中毒还会损害人的神经系统。第三方面，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。

二、城市热岛效应的成因

（一）城市下垫面的特殊性

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

（二）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。

（三）大气污染物的影响

城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动，都会产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等大气污染物，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。

（四）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、城市热岛效应的对策

（一）控制大气污染

一方面要降低机动车污染物排放量，强化机动车排气污染的管理。在全市公交汽车和出租小汽车推广液化石油气，全面安装尾气净化器，减轻汽车尾气污染。依法加强对新生产机动车出厂排气达标管理。另一方面要减低氮氧化物、二氧化硫及有机化合物(VOC)的排放，严格控制高硫高灰份煤炭的开采和推行煤炭洗选，禁止在新、改、扩建和技改项目中使用淘汰的工艺和设备，超过限期的，要坚决取缔。

（二）采用新型的城市规划与设计理念

启用合理的城市开发、交通、绿地生态规划模式。建筑物是城市下垫面的重要组成部分，它对城市气温的影响很大，要合理布局城市建筑物，根据城市地理环境(包括纬度、地形、风向、风速、日照、辐射条件等)确定道路网的方位、宽度，建筑物朝向、间距以及建筑物的形体等。还应开辟城市风道，规划建设中应考虑设置一定长、宽的东南、西北等方向风道，引风人城，适当分散高层建筑物，降低建筑物密度，减少建筑物表面的粗糙度，便于下垫面的长波辐射散热和自然通风。

（三）发展城市垂直绿化

发展城市垂直绿化,建造“屋顶花园”、营造“绿色墙面”。使绿化向立体化扩展,形成地面、墙面、屋顶多层次、多景观的绿化景观体系。从生态效益看,城市中“素面朝天”的水泥屋顶、墙体,对光热日储夜放,不仅使城市夏季燥热难当,更是有碍观瞻。研究材料表明,有垂直绿化的墙面表面温度比清水红砖表面温度低5.5℃～14℃,并且可减少墙面热辐射1464千卡/平方・小时。据园林部门统计,在市中心建造绿地,绿化、养护,连同拆迁费等成本一起计算在内,每平方米绿化成本在1万元以上,而屋顶绿化的成本每平方米在200～500元左右。很显然,屋顶绿化潜力巨大,可以成为城市绿地的重要增长点。

（四）形成环市水系，调节市区气候

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。

（五）改善能源结构，提高能源效率

减少和减轻热污染的有效办法是节约能源和直接利用太阳能。最有广泛使用前景的是太阳能利用技术，它主要是通过特定的构造和材料来利用太阳能，应用范围相当广泛，而且不产生任何热污染。大力发展天然气、水电、可再生能源、新能源等清洁能源，发展清洁燃料公共汽车和电动公共汽车，号召有效利用工厂排出的热能，提高空调系统、能源消费机器的效率，积极利用国外油气资源，努力降低煤炭在一次能源消费中的比重；在适宜地区大力发展沼气、节能灶、太阳能、风能等，改善能源结构；工厂要有效地回收排出的热能，提高空调系统、能源消费机器的效率。

（六）大力倡导清洁生产

清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。引进天然气、优化城市能源消费结构，大力推行优质煤（低硫、低灰份洗精煤）及其它清洁燃料的使用。

结语

城市热岛效应是城市化进程中难以避免的问题,缓解城市热岛效应是一项综合性的系统工程,需要各方面的密切配合和共同努力,才能建设真正的绿化生态城市,营造舒适和谐的人居环境。

参考文献

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