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文档简介

1、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

2、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

3、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

4、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32C、树冠温度30C的时候,水泥地面的温度可以达 到57 C,柏油马路的温度更高达63C,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

5、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0100卩m的固体颗粒物(Particles)和液体 小滴(Droplets ),包括 PM10 (粒径范围在 010卩m )和 PM2.5 (粒径范围在10100卩m)。研究认为,总悬浮颗粒 物(Total Suspended Particles, 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

6、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 3.1 2.采用新型的城市

7、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8 3。 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。 liLtt , 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

8、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

9、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

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