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城市生态学

花匠小妙招
2024-11-08 19:06

1、城市热岛效应摘要：随着我国城市化进程的不断深入，城市热岛对于人们的影响也日益突出。研究城市热岛的成因，掌握影响城市热岛的各种条件，从整体上制定通盘的城市规划，降低热岛效应对生活的影响，显得尤为迫切。本文从热岛的成因、特征、影响因子、地区差异、以及对人们生活的影响等方面进行了系统的讨论，对正确认识热岛效应有积极的作用。With the deepening of Chinas urbanization, the effect on peoples daily life from urban heat island has become increasingly prominent. To stu

2、dy the causes of the urban heat island,to grasp the impact of the various conditions of the urban heat island, and to understand the formation of the urban heat island from the aspect of overall development so as to reduce the heat island effect on life is apparently particularly urgent. This articl

3、e interepted urban heat island effect from the aspects of its causes, characteristics, impact factors, regional differences and the impact on peoples lives in an systemic manner.So it will have a positive effect on the correct understanding of the heat island effect.关键词：热岛效应城市生态影响防治Heat Island Eff

4、ect. Urban Ecology. Influence and Control.前言：城市热岛是城市内部气温比周围郊区高的现象，它是城市气候中最典型的特征之一，无论在中高纬度还是低纬度地区，这一现象均普遍存在。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区测试个高温区，就像突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。夏季，海岛上的地面气温高于周围海上气温，并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流，这时海洋热岛效应的表现，类似的，由于城市人口集中，工业发达，交通拥堵，大气污染严重，且城市中的建筑大多为石头和混凝土构成，它的热传导率和热容量都很高，加上建筑本身对风的

5、阻挡或减弱作用，使得城市的年平均气温比郊区高出许多，在温度的空间分布上，城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成了城市热岛效应。热岛效应使人们盖面城市地表而引起的小气候变化的综合现象，在冬季最为明显，夜间比白天明显，是城市气候最明显的特征之一。20世纪初，英国气候学家赖克霍华德在伦敦的气候一书中把这种气候特征成为热岛效应，近年来，随着城市建设的告诉发展，城市热岛效应也变得越来越明显。城市热岛形成的原因：热岛效应的成因是多方面的，首先，城市的下垫面性质特殊。相比较于郊区和农村，城市下垫面有参差不齐的建筑物，这种特殊的物理构造大大减少了地面长波辐射热的损失。另外，城市下垫面的建筑物和建筑物的材料也比郊区自

6、然下垫面的热容量大，导热率高，这些建筑通过长波辐射提供给空气的热量比郊区多，而城市特殊的非自然建筑环境不透水面积（建筑物、道路、广场等）大，地面蒸发量少，建筑的密度大，通风不良。不利于热量向外散失。其次，人工热源也是形成热岛效应的主要原因。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要各种燃料，每天都向外排放大量的热量。第三，城市中绿地、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。第四，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。

7、这些物质会吸收下垫面热辐射，产生温室效应，从而英气大气进一步升温。城市热岛的特征：城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1C，甚至更多。夏季，城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出6C以上，由于城市的热岛效应，城市与郊区形成了一个昼夜相同的热力环流。从统计数据来看，城市热岛具有显著地周期性特征。城市热岛强度的周期性变化其中周期性特征包括日变化、年变化和周变化。日变化在城市和郊区日落前数小时就开始降温，但乡村降温幅度较大。特别是在日落前二小时左右，乡村气温降温突然增大，日落后降温有所回升，知道4小时后才逐渐与城市的降温速度趋于一致和持平。而与此同时，城市气温下降速度始终不大。城市热岛强度在日落前

8、后很快增大，于日落后4小时达到极大值。在白昼午间，城市的热岛强度很弱，在夏季月份甚至还会出现负值。年变化热岛强度的年变化比较复杂，它因城市所在地的区域气候条件（如全年风速，云量和天气型的季节变化等）以及人为热释放的情况而不同。一般表现为：同一城市惹到现象在一年中不是每天都出现，各天的热岛强度变化很大；冬秋两季表现明显。以日本东京为例，东京的气温变化受人类活动的影响比较明显，从1920年1942年，和从1945年到1967年，这两个时期气温的逐年变化趋势是上升的，这与热岛效应的影响是分不开的，而在1942年到1945年，这一时期正值第二次世界大战，东京城市受到大规模破坏，城市热岛效应不存在，

9、这几年气温显著下降。周变化按照欧美国家的习俗，每逢周末许多工厂停工。烟囱不冒烟不仅污染浓度在周末比一星期中的其他工作日小，而热岛强度亦较小，这种人为因素的影响在欧美许多大工商业城市中表现得比较显著。从这种周变化可以看出城市热岛效应受生产活动放热的影响。由于近几十年来，国外开始推行每周五天工作日制，使得周六的热岛强度也逐渐降低下来了。影响热岛的自然因素：影响热岛效应的自然因素主要有风速和云量。城市热岛强度与风速有极大地关系。观测实践表明：当风速大到一定值时，城市与郊区气温的差别就不存在了，这一风速值称为城市热岛的临界风速。如果风速大于此临界值，因空气动力交换大，城市热岛就不会形成。而且由于不同

10、季节热岛强度不同，临界风速值也是不同的。以下是一般的实验观测的结果：-在风速小于6 m/s 时，可能产生明显的热岛效应；-在风速大于11m/s 时，下垫层阻力不起什么作用，此时热岛效应不太明显。观测实践还表明，风速的大小不仅影响热岛强度的大小，同时热岛中心位置还会随着风向向下风方向移动。云量与热岛强度也有一定关系，强的热岛大多出现在无云或无风或者小风的天气下。热岛效应的地域差异: 在同一时间，同样的天气条件下，城市热岛强度还因地区而异。观测实践表明：城市热岛强度与城市的布局形状、城市地形等有密切关系。城市形成团块状紧凑布局，则城中心增温效应强：城市成条形分散结构，则成中心增温效应弱。城市若

11、建在盆地或凹地，由于风速小，热岛效应特别强，这里不仅抵消了冷空气的下沉作用，反而成为最温暖的热岛中心。除此之外，城市规模包括城市面积、城市人口及密度等都对热岛强度均有不同程度的影响。城市附近自然景观以及城市内部下垫面性质亦对城市热岛强度起一定作用。无绿化的宽阔街道和广场，到中午时剧烈增温，在夜间又急剧冷却，气温日振幅最大。林荫道和有绿化的广场白昼较凉爽，气温的日振幅较小。城市热岛的垂直结构：城市热岛不仅在水平上延伸，而且也有一定的垂直结构。在中纬度大城市条件下，城市热岛垂直结构有一下几个主要特征：在白天的午后（约1415时）城市与郊区气温垂直分布的形式差异不大，而在近地面都有一个薄的不稳定层，

12、在此不稳定层之上位温不随高度变化。垂直混合层的厚度城区比郊区略大，一般在0.51.5km 。在混合层之上出现稳定层，在城市的下风方向在郊区边界层之上覆盖着一层城市混合层的空气。这时地面热岛强度不大，而城市增温影响所及的高度比夜间大。在夜间地面热岛强度比白天午后大，城市与郊区在气温垂直分布形式上有很大差别：在上风方向的郊区因辐射失热出现接地地逆温，空气层十分稳定；而在城市中心近地面仍然有一浅薄的不稳定层，其混合层的高度远比白天低，一般只有0.1-0.3km。混合层之上即出现逆流层。在城市下风方向的郊区，其近地面亦有浅薄的接地逆流层。但在此层之上有“城市热羽”覆盖其上。热羽可向下风方向延伸几十千米

13、。在城市中心气温垂直梯度的昼夜变化不大，其差异在于混合层深度白天午后杜宇夜间，而郊区气温垂直梯度的昼夜变化却甚大。尤其是上风方向的郊区在1km 高度以下的白天下午和夜晚完全不同。白天下午属于不稳定层结和中性稳定，夜间则属于绝对稳定层结。下风方向的郊区近地面层所有接地逆温的存在，但是受城市热羽影响尚有一混合层，不过混合层的厚度远比白天下午为薄，其昼夜差异亦较市中心为大。夜晚市中心层结曲线与上风方向德郊区不同，城市热岛强度在近地面部分最大，但是随着高度的增加，热岛轻度迅速减弱，在220m 高度处的位温为零，此后则出现交叉现象，城市气温位温反较郊区低。城市热岛的影响：热岛效应对气候的影响：城市

14、热岛对城市的影响总的来说是弊大于利：首先，热岛效应降低了积雪频率和积雪时间其次，热岛效应阻止了霜冻的形成，延长了无霜期，使得春来早，秋去迟；热岛效应对城市居民的影响：首先，夏天的热岛效应导致城市耗能增加（用于空调、冰箱等制冷设备）；第二，影响市民身体健康。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别，周围地区近地面大气向中心区辐射，从而在城市中心区域形成一个低压漩涡，结果就势必造成人们生活、工业生产、交通工具转运总燃烧石化燃料而形成的硫化物、碳氧化物、碳氢化物等大气污染物在热岛中心聚集，危害人们的身体健康。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

15、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，长期生活在热岛中心区的人们会表现为情绪烦躁不安、精神萎靡、忧郁压抑、记忆力下降、失眠、食欲减退、消化不良、溃疡增多、胃肠疾病复发等，给城市人们的工作和生活带来说不尽的烦恼。在中国，素有“火炉城市”之称

16、的南京、武汉、重庆等许多大城市在发展中都不同程度地出现了以上这些现象，所以，城市热岛效应已成为城市发展中应正确面对、亟待解决的问题。结论：热岛效应是城市不断建设和发展的必然产物，是城市生态环境的显著特征之一，同时也影响着城市生活的方方面面，我们可以从以下方面做起来降低热岛效应的影响：绿化城市及周边环境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

17、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，

18、降低路面温度。5、形成环市水系，调节市区气候。6、提高人工水蒸发补给，例如喷泉、喷雾、细水雾浇灌。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。综上所述，热岛效应给人们带来的危害的确不小，但若能够正确的利用已有的技术，控制城市的过快发展，合理规划城市，这个问题并非不可解决。参考文献：1城市绿地与城市热岛效应关心探讨王艳霞董建文王衍桢吴南生 2北京城市化进程