简析城市热岛效应

简析城市热岛效应【摘要】目前，随着城市化水平的提高，尤其是大城市规模区域扩大，城市热岛现象日益明显，直接影响到人们的生产与生活，城市热岛效应被各大城市所关注。本文主要就城市热岛效应的成因及解决措施进行了分析。【关键词】城市热岛效应；成因；危害；措施一、城市热岛效应及其危害城市热岛效应是指由于城市化的发展导致城区气温高于外围郊区的现象，郊外的广阔地区气温较低、气温变化较小，形同一个平静的海面，而城区则呈现出一个明显的高温区，形同一个突出海面的“岛屿”，由于这种“岛屿”代表着高温的城市区域，所以被形象地称为城市热岛。城市热岛反映的是一个温差的概念，只要城市与郊区有明显的温差，就可以说存在了城市热岛。全球城市只占据地球1%的土地面积，但却是导致气候变化的重要因素。目前，全球大约50%的人口居住在城市里，城市消耗了全球大约75%的能源，产生了80%的温室气体排放量，城市中排放的二氧化碳占全世界排放总量75%以上。据预测，到2025年，全球60%的人口将居住在城市里。随着世界各地城市的发展和人口的稠密化，“城市热岛效应”变得日益突出。热岛效应已成为城市气候最明显的特征之一。快速城市化和人口急剧膨胀产生的热岛效应，强烈影响着城市居民生活、工作的舒适度，是一种环境恶化的表现。它不仅造成城市上空污染物质的聚集；还使城市地面散发的热气形成近地面暖气团，将城市烟尘罩在下面不得流通，形成对人体有害的烟尘污染，导致咽炎、气管炎等呼吸道疾病；产生城区降雨量的减少等各种环境问题；导致城市区域内动植物行为特征的改变；同时对居民生活和消费也构成影响。近年来，随着城市建设的高速发展，我国城市热岛效应也变得越来越明显，引起人们越来越多的关注。二、城市热岛效应的成因全球变暖的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。一般认为城市热岛效应是由以下三个原因造成的：2.1城市下垫面的特殊性。城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小。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。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；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。2.2自然大气的成分组成改变。正常的空气中含21%氧气和78%氮气，还有1%是其他物质。而城市中由于大量的机动车、工业生产以及居民生活等人为因素的影响，城区大气中CO、SO2、NOx等有毒气体浓度大，总悬浮颗粒物密集，温室气体的含量高。其中对城市热岛效应影响最显著的是城市大气总悬浮颗粒物与温室气体的影响。总悬浮颗粒物是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径在0～100μm的固体颗粒物（Particles）和液体小滴（Droplets），包括PM10（粒径范围在0～10μm）和PM2.5（粒径范围在10～100μm）。研究认为，总悬浮颗粒物（TotalSuspendedParticles，TSP）在城市热岛效应中起重要的作用。总悬浮颗粒物加剧城市热岛强度，降低昼夜间温度波动幅度，使城市大气增温、改变大气的稳定性及垂直运动，影响大范围内的大气环流和水文循环，促进温室效应的形成影响城市气候变化的温室气体有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫等。大量温室气体的存在，使城市的热岛效应更加显著。2.3人工热源的影响。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。三、城市热岛效应的治理措施3.12.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83。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。liLt't，，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。3.2提高城市绿地覆盖率城市植被是城市生态系统中的重要组分，当一个区域的植被覆盖率达到30%时，绿地对热岛效应即有较明显的削弱作用；相反，植被减少则是UHI形成的首要贡献因子。绿地的面积、形状、垂直结构、破碎度、连接度和郁闭度不同，治理热岛效应的效果也不一样。绿色屋顶改变了建筑的习性，能降低太阳辐射、外部温度、风速等，有效削减UHI强度。在制定城市绿地系统规划时，不仅要考虑每年的扩绿面积，还应着重考虑绿地的合理分布和植物配置。利用有限的空间，大力发展垂直绿化，加强绿化廊道建设，增加绿化总量，逐步改善城市大量建筑物等下垫面的辐射吸收和散热状况，达到减少城市热岛的效果。3.3限制工业企业的大气污染物排放采取多种方式方法限制大气污染物的排放。如利用低负荷燃烧，适宜的燃烧空气比，二次燃烧，水或蒸汽喷射等措施减低氮氧化物的排放；使用含硫量少的燃料，使用干式或湿式脱硫设备等措施减低二氧化硫的排放；防止有机化合物从储存器中泄露，不使用含有机化合物的油墨，安装适当的排气处理设备等措施减低有机化合物的排放；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。3.4改善能源结构，提高能源效率减少和减轻热污染的有效方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。3.5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生产和排放，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）及其它清洁燃料的适用。结语：综上所述，随着城市化进程的加快，城市热岛效应日益加剧。如何运用科学的方法分析热岛效应的成因提出切实可行的解决措施是当下的问题重点，希望相关部门能认真落实做好，减缓热岛效应，营造更好的生活环境。