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第38章 城市热岛效应

1.什么是热岛效应

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。在近地面温度图上,郊区气温变化很小,而城区则是一个高温区,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。城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1℃左右,甚至更多。夏季,城市局部地区气温有时甚至比郊区高出6℃以上。此外,在城市中,密度高大的建筑物阻碍气流通行,使得城市风速减小。由于城市热岛效应,城市与郊区形成了一个昼夜相反的热力环流。

2.热岛效应的成因

近年来,随着城市建设的高速发展,城市热岛效应变得越来越明显。城市热岛形成的原因主要有以下几点:

(1)受城市下垫面特性的影响。城市内有大量人工构筑物,如混凝土、柏油路面、各种建筑墙面等,这些人工构筑物改变了下垫面的热力属性,吸热快而热容量小,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,因而其表面温度也明显高于自然下垫面。

(2)受人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料,这些燃料每天都在向外排放大量的热量。

(3)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。

(4)城市中的大气污染同样是一个重要的原因。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。这些物质会吸收下垫面的热辐射,产生温室效应,从而引起大气进一步升温。

原则上,在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、使室内空气流通,人们大量使用空调、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。在关研究表明,环境温度高于28℃时,人们就会有不适感,温度再高还会导致烦躁、中暑、精神紊乱等症状;气温持续高于34℃,还可引发一系列疾病,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的速度,使近地面大气中有害气体的浓度增加,从而影响人体健康。