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视频讲解｜热岛效应

花匠小妙招
2024-09-30 05:20

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视频讲解｜热岛效应

本文由公众号“讲地又讲理”倾情编辑整理制作，转载请注明出处。

一、视频讲解

二、文字说明

由于城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，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，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。

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，大城市散发的热量可以达到所接收的太阳能的2/5，从而使城市的温度升高。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，故城市降水比郊区多。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%。

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。城市热岛形成的原因主要有以下几点：

首先，是受城市下垫面特性的影响。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，改变了下垫面的热力属性（反射率小，热量传导较快）。这些人工构筑物吸热快而比热容小，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，吸收热量多，蒸发耗热少，散失热量较慢，因而其表面温度明显高于自然下垫面。

另一个主要原因是人工热源的影响。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。

当然，城市中的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些大气污染物浓度大，气溶胶微粒多，会吸收下垫面热辐射，在一定程度上起了保温作用，产生温室效应，从而引起大气进一步升温。（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。）

此外，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削弱。

原则上，一年四季都可能出现城市热岛效应。但是，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。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。

城市热岛效应主要由以下因素影响：蒸发减少、城市下垫面反射率降低、能量输入，其强度影响为：蒸发减少0.05g/sm，热输入增加120.9w/m；城市下垫面反射率降低10%，热输入增加30w/m；人工能量输入10w/m，城市中总热输入增加160.9w/m，由于受空气对流的影响，实际热输入约20w/m，计算温升约3.5℃，这与实际比较相符。当夏季空气流通减缓时，热输入会急剧增加，由于城市蒸发系统适应性低，造成城市温度急剧上升，同时由于空调和火电厂的加速运转又会造成恶性循环，加剧城市大气温升。城市蒸发量减少也形成了城市干岛效应，造成城市上空大气稳定度升高，不易发生垂直对流，易形成近地表高温，产生严重的空气污染（例发灰霾和光化学烟雾）。

三、试题链接

（2019·攀枝花市第十五中学校高一月考）读“我国各气候区城市热岛效应强度(以城乡最低气温差表示)表”，完成下面小题。

1．关于城市热岛效应形成的热力原因，组合正确的是

①城市建筑规模膨胀，降低风速，降低与郊区热量交换难度　

②城市下垫面性质的改变　

③城市大气污染物如CO、SO2、NOx以及悬浮颗粒物增加　

④工业、交通和生活排放大量废热

A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④

2．有关各气候区城市热岛效应的说法正确的是

A．热岛效应季节变化幅度最大的是温带B．太阳辐射强度是造成7月热岛效应差异的主要原因

C．发生城市热岛效应最多的是高原区D．1月份温带和高原区热岛效应较强与生活采暖有关

（2019·淄博市淄川区般阳中学高二期中）城市热岛效应是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象，热岛强度是用城市和郊区两个代表性观测点的气温差值来表示，下图是某大城市热岛强度日变化示意图：

3．形成城市热岛效应的最主要的原因是：

A．城市建筑对太阳辐射的反射率大B．城市生产和消费活动形成大量热量

C．城市高层建筑的不断增多D．城市上空云量少，对太阳辐射削弱小

4．有关该城市热岛强度的描述，正确的是：

A．晴天热岛强度一直高于阴天B．阴天不存在热岛效应

C．晴天正午时，热岛强度最大D．晴朗的一天中热岛强度有两个峰值

5．对城市热岛强度的分析，正确的是：

A．城市绿化越好，热岛强度越高B．热岛强度中午小主要受近地面增温影响

C．阴天温室效应弱造成热岛强度低D．热岛强度变化是由于人类活动造成的

（2020·白山市第十四中学高三月考）左图为热岛强度（UHI）是指中心城区比郊区气温高出的数值大小。右图为我国华北某特大城市热岛效应强度（UHI）的季节和日变化示意图。

据此完成下面小题。

6．一年中，该城市（）

A．秋季热岛效应强度最强B．春季多大风降低了热岛效应强度

C．中午前后强度最大D．日较差小于年较差

7．由右图可以判断，该城市的热岛强度的逐时变化表明

A．22时～次日7时，城市热岛环流最强B．5时～8时，市区均温最高

C．12时之后，城市热岛强度持续加强D．15时～22时，市区升温显著

8．热岛效应强度日变化的季节差异反映出（）

A．正午太阳高度的季节差异B．日变化与昼夜长短无相关性

C．春季郊区气温日较差最小D．夏季郊区的植被长势最好

（2019·全国高三专题练习）城市绿地具有减缓城市热岛效应的功能，但不同类型绿地降温增湿的效应大小各异，减缓城市热岛效应的程度有很大差异。下图为湖南长沙市不同绿地对减缓城市热岛效应程度示意图。

据此完成下列各题。

9．图中四种绿地减缓城市热岛效应强度比较(　　)

A．乔木林>乔灌林>灌丛>草地

B．草地>灌丛>乔灌林>乔木林

C．灌丛>草地>乔木林>乔灌林

D．乔灌林>草地>乔木林>灌丛

10．长沙市绿地树木最适宜选择(　　)

A．亚热带常绿硬叶林 B．温带落叶阔叶林

C．亚热带常绿阔叶林 D．热带雨林

11．城市公园绿地的作用有(　　)

①美化环境　②防风固沙　③调节气候　④涵养水源　⑤吸烟滞尘

A．①②④⑤ B．①③④⑤

C．②③④⑤ D．①②③④

（2018·武邑宏达学校高三一模）城市热岛效应强度大小可以用城市中心与郊区产生的气温差来反映。而冷岛效应是一种特殊气象效应，是由于戈壁沙漠较绿洲的比热小，在阳光照射下地面增温比绿洲快得多，戈壁沙漠上空被加热的暖空气，通过局地环流作用输送到绿洲上空，形成一个上热下冷的逆温层，使下层冷空气以保持稳定，于是形成了一个比较凉爽、湿润的小气候。读下图，完成下面小题

12．上图中各地，冷岛效应最显著的是．

A．且末 B．塔里木盆地中心 C．喀什 D．罗布泊

13．下图中武汉城市热岛效应最显著的季节为

A．春季 B．秋季 C．冬季 D．夏季

14．关于“冷岛效应”的影响说法错误的是

A．冷岛效应使污染物不易扩散

B．沙漠周围绿洲的冷岛效应有利于植物生长

C．城市内部湿地、绿化带的冷岛效应能减弱城市热岛效应

D．绿洲的冷岛效应能促进植物的蒸腾作用

15．（2020·山东潍坊市·高三二模）阅读图文资料,完成下列要求。

热岛效应是城市气候最具代表性的特征之一。长春市位于东北平原腹地,城镇化（下图）的蓬勃发展使自然景观转换为城市建设用地（下表),对城市内热量循环产生阻碍作用,是导致城市热岛效应的重要原因之一。研究表明,长春市已经形成了明显的城市岛状高温区,但2008年以来,高温区域呈破碎化趋势,至2016年高温区域明显缩小且高温斑块更加破碎。

（1）补充完成长春市建设用地年均增长率折线图,并描述长春市建设用地变化特点。

（2）与1990-2008年相比，说明2008-2016年长春市城市热岛变化特点和依据。

（3）请你为长春等平原城市缓解城市热岛效应提出合理化建议。

16．（2020·烟台市中英文学校高三月考）阅读图文材料，回答问题。

城市混合层是指靠近城市下垫面的一部分大气层。夜晚,郊区由于地面辐射冷却,在近地面形成逆温层。当郊区空气移动到城市上空时,由于城市的热岛效应，使来自郊区的下层空气被加热,靠近地面的逆温层被破坏,从而形成城市混合层,其上部仍维持逆温现象。下图示意城市热岛混合层形成。

（1）据图描述逆温层分布的特点。

（2）简述城市热岛效应对逆温层和城市混合层的作用。

（3）在区域静风条件下,推测一天中城市混合层高度最低的时段，并说明理由。

（4）说明城市混合层高度对城市大气环境的影响。

参考答案

1．B 2．D

【分析】

1．城市热岛效应主要是指城市地区的气温相对周围地区较高，主要与城市的下垫面硬化面积大、植被覆盖率低有关，城市的尘埃多，排放的温室气体多，排放的废热多，都使得城市比周围地区温度高。城市建筑物多，建筑高大，降低风速，使得城郊之间热量交换困难，故选B。

2．由表中数据可知，热岛效应季节变化幅度最大的是高原区，A错；是太阳辐射量的多少造成7月热岛效应差异，而不是太阳辐射强度，B错；高原区热岛效应明显（比例高）不等于发生热岛效应城市最多，因为高原区城市数量较少，C错；1月份温带和高原区的热岛效应较强，与冬季气温低，需要生火取暖排放废热有关，D对。故选D。

3．B 4．D 5．B

【分析】

3．形成城市热岛效应的最主要的原因是城市人口密集，工业发达，城市生产和消费活动形成大量热量，B正确。对太阳辐射的反射率大气温应该低，A错误。城市高层建筑的不断增多是其中的一个原因，但不是主要原因，C错误。城市以上升气流为主，上空云量多，D错误。故选B。

4．从图中可以看出，晴天热岛强度在12时左右低于阴天，A错误。阴天热岛强度较低，B错误。晴天8时，热岛强度最大，C错误。晴朗的一天中热岛强度有上午和下午两个峰值，D正确。故选D。

5．城市绿化越好，升温慢，热岛强度越低，A错误。中午受近地面增温影响，城郊温差变得很小，热岛强度小，B正确。阴天削弱作用强造成热岛强度低，C错误。热岛强度变化是由于自然原因造成的，D错误。故选B。

6．B 7．A 8．D

【分析】

6．一般我们把3~5月视为春季，6~8视为夏季，9~10月视为秋季，12~2月视为冬季。读图可知，秋季中10月和11月的热岛强度较低，而冬季每月的热岛强度都较高，因此一年中，该城市冬季热岛效应强度最强，不是秋季，A错误。图中显示，该城市3~5月风速最大，，热岛强度降低，因此春季多大风降低了热岛效应强度，B正确。右图显示，不同季节热岛强度出现最大值的时间不同，但中午前后各季节的热岛强度都较小，不是最大，C错误。从左图可以看出，各月平均热岛强度在一年中最大相差0.4℃左右，从右图可以看出，热岛强度一天之中最小相差（夏季）2℃左右，很明显，日较差大于年较差，D错误。故选B。

7．由右图可以看出，22时～次日7时，城市热岛强度最大，因此热岛环流最强，A正确。一天之中，气温最高值一般出现在午后，5时～8时，一般位于日出前后，太阳辐射较弱，因此此时市区均温不是最高，B错误。图中显示，秋季和冬季12时之后，城市热岛强度有明显降低的时段，因此不是持续加强，C错误。一般情况下，最高气温出现在午后两点，即14时，以后气温应呈下降趋势，因此15时～22时，市区不会升温显著，D错误。故选A。

8．右图中显示，在一年中，夏季的热岛效应强度日变化最小，冬季、秋季和春季0时~7时，热岛强度最大，而夏季这一时段热岛强度明显较低，导致热岛强度日变化较小，这说明夏季郊区夜晚气温不低，导致夏季城市与郊区相差不大，这是因为夏季郊区植被茂盛，调节气温的功能强，夜晚降温慢，导致夏季此时段热岛强度明显低于另外三个季节，从而导致夏季的热岛效应强度日变化最小，D符合题意。右图中显示，该城市春、秋、冬三季热岛效应强度日变化差值相差不大，而这三个季节，正午太阳高度差异较大，因此说明热岛强度的日变化与正午太阳高度季节差异关系不大，排除A。热岛效应强度日变化的季节差异不能反映出日变化与昼夜长短无相关性，排除B。春季时，华北地区降水少，晴天多，郊区气温日较差应较大，且热岛效应强度日变化的季节差异不能反映出春季郊区气温日较差最小，排除C。故选D。

9． A 10． C 11． B

【解析】

9．从图中可读出乔木林温度变化指数最大，其次是乔灌林，草地的温度变化指数最小，可知四种绿地减缓城市热岛效应强度比较为乔木林>乔灌林>灌丛>草地，A正确。

10．长沙市是亚热带季风气候，地带性植被为亚热带常绿阔叶林，绿地树林最适宜选择亚热带常绿阔叶林，C正确。

11．城市公园绿地的作用主要为美化环境、调节气候、涵养水源、吸烟滞尘，B正确；长沙为亚热带季风气候，气候湿润，城市绿地没有防风固沙作用。

12．C 13．C 14．D

【解析】

12．图中且末、塔里木盆地中心、罗布泊三地绿洲面积少，冰岛效应不明显，所以A、B、D错误；喀什位于盆地西部，河流和森林较多，绿洲面积大，冷岛效应最显著，故C项正确。

13．据材料可知，热岛效应显著，说明城区与郊区温度差值大，观察图发现，武汉市大致在11至次年的1月城区与郊区温差最大，则为热岛效应最显著，此时为冬季，故C项正确。

14．根据材料可知，“冷岛效应”产生逆温现象，不利于污染物扩散；城市内部湿地、公共绿化和各种成片的植被覆盖率达到30%时，热岛效应开始明显减弱，达到50%时，热岛效应缓解极其明显；绿洲上空形成的“冷岛效应”会抑制植物蒸腾和地面蒸发，非常有利于植物生长，这对绿洲地区节约水源、种树种草和发展农业是非常有利的，故D项符合题意。

15．（1）(画图)

特点:建设用地面积不断增长，2008年后年均增长速度明显快于2008年前。

（2）城市用地规模增长更快，城市热岛效应范围扩大;高温斑块出现破碎化趋势，热岛效应强度在减弱。

（3）合理规划城市用地，增加城市绿地和水体，分散布局工业区，建设通风廊道。

【分析】

本题以长春市城市建筑用地面积的变化等相关材料为背景，考查地理图表的绘制，城市化的进程、特点、问题以及治理措施等相关知识。难度一般，需要加强对材料信息和图表信息的获取与解读。

【详解】

（1）根据表格信息绘制即可，注意纵坐标数值间隔的选取，2008～2016年的增长率＝（774.48-398.18）/398.18，这期间的年均增长率还要除以8，即为11.81%，绘图如下：

根据上图可知，总体而言，长春市建设用地面积不断增长，细节方面：2008年以后年均增长速度明显快于2008年以前的年均增长速度。

（2）读图分析可知，与1990-2008年相比，一方面，2008-2016年长春市城市用地规模增长更快（根据上题也可得出该结论），所以城市热岛效应范围扩大；另一方面，根据材料信息“但2008年以来，高温区域呈破碎化趋势，至2016年高温区域明显缩小且高温斑块更加破碎”，所以高温斑块出现破碎化趋势，热岛效应强度在减弱。

（3）根据所学地理知识可知，城市热岛效应的缓解可从城市规划（如合理布局功能区，建设卫星城，防止城市职能过于集中等）、城市绿地和水体建设、分散布局工业区以及加大通风廊道的建设等角度回答即可。

16．（1）郊区逆温层厚，城市逆温层薄；由郊区到城市中心逆温层变薄。

（2）城市温度越高，热岛效应越强，对来自郊区的冷空气加热作用越显著；导致近地面的逆温层被破坏，逆温层变薄；城市混合层高度越高。

（3）日出前后。城市的气温日变化主要受大气削弱作用和保温作用的影响，日出前后气温最低，逆温层最厚，城市混合层高度最低

（4）混合层高度对于城市大气中污染物的扩散与稀释具有直接的影响；城市大气混合层高度越低，对流运动越弱；稀释污染物的空气量就越少，污染物浓度越高，大气环境质量越差，二者成正相关(或城市大气混合层高度越高，稀释污染物的空气量就越多，污染物浓度越低，大气环境质量越好)

【详解】

（1）在对流层中，气温随高度的增加而递增的的现象称为逆温，直接读图可以看出，郊区的逆温层较厚，城市的逆温层较薄；逆温层的厚度由郊区向城市中心变薄。

（2）城市气温比郊区高的现象称为城市热岛效应，与郊区气温相比，城市气温越高，热岛效应越强，对来自郊区的冷空气加热作用越显著，对近地面的逆温层破坏越严重，逆温层变得越薄；而逆温层越薄则城市混合层高度越高。

（3）在区域静风的条件下，一天中城市混合层的高度大小可以从气温日变化的角度进行分析。城市的气温日变化主要受大气削弱作用和保温作用的影响，一天中，日出前后气温最低，逆温层的厚度达到最大，而逆温层的厚度达到最大则城市的混合层高度达到最低。所以，在区域静风条件下，推测一天中城市混合层高度最低的时段为日出前后。

（4）混合层高度对于城市大气中污染物的扩散与稀释具有直接的影响。这可以从对流运动的强弱方面进行分析。城市大气的混合层高度越高，对流运动越强，越有利于大气中污染物的扩散与稀释，污染物浓度越低，大气环境质量越好；相反，城市大气的混合层高度越低，对流运动越弱，越不利于大气中污染物的扩散与稀释，污染物浓度越高，大气环境质量越差；二者成正相关。

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