热岛效应形成

1、热岛效应的形成城市热岛的形成，与城市化的发展密不可分。北京市园林科学研究所高级工程师李延明将 其形成的直接原因概括为四个方面：一是城市下垫面(大气底部与地表的接触面)特性的影响。城市内大量人工构筑物如铺装 地面、各种建筑墙面等，改变了下垫面的热属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，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，因而其表面的温度明显 高于自然下垫面。比如夏天里，草坪温度32C、树冠温度30C的时候，水泥地面的温度可 以达到57C，柏油马路的温度更高达63C，这些高温物体形成巨大的热源，烘烤着周围的 大气和我们的生活环境，怎么能不热呢？二是城市大气污染。城市中的

2、机动车辆、工业生产以及大量的人群活动，产生了大量的氮 氧化物、二氧化碳、粉尘等，这些物质可以大量地吸收环境中热辐射的能量，产生众所周知 的温室效应，引起大气的进一步升温。三是人工热源的影响。工厂、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，无数 个火炉在燃烧，都在排放热量！四是城市里的自然下垫面减少了。城市的建筑、广场、道路等等大量增加，绿地、水体等 自然因素相应减少，放热的多了，吸热的少了，缓解热岛效应的能力就被削弱了。气象专家、南京大学余志豪教授说，受热面的大小，受热材料的差异，是造成城郊温差的 主要原因。同样一万平方米的地面，在郊区，可能是一望无际的田野，吸热慢，温度上升 慢；而在市

3、区，高楼密集，建筑物顶面和侧面都成受热面，受热面积要远远大于郊外。而钢 筋、水泥等建材，热容量小，一旦受热，温度上升很快，并向四周大量散热，带动周边气温 升高”现在气象学家在城市规划中暂时缺位。城市建设常常缺乏基本的生态设计常识，给城市的 环境和生态带来了明显的负面影响，城市大面积的“水泥化”就是最典型的一种。水泥化”是 泛指使用混凝土、沥青、花岗岩、大理石、釉面砖、硅酸盐等建筑材料来硬化城市的现象， 硬化的表面包括地面、墙面、屋顶和水体。这种硬化设计的初衷本是希望减少城市粉尘，增 加建筑的美感，提高水体的清洁度等。然而，这类硬化设计带来的真实效果却是加重了城市 的热岛效应，增加了粉尘治理的难

4、度，使水体水质恶化，使雨水资源流失，使城市植被不健 康，使城市的噪音污染加剧，使城市的居住舒适度变差。与其他因素相比，水泥化”给城市环境带来的问题所涉及的方面是最广、最为多样的：水泥化建材能吸收大量的太阳辐射热，在夏季的阳光下，混凝土平台的温度可比气 温高8C，屋顶和沥青路面高17C，因此，水泥化会使城市热岛效应重，悬浮颗粒物沉降难， 使空气质量难以改善。水泥化表面会反射辐射热和噪音，进而加重城市的热效应和噪音污染，直接影响城 市居住的舒适度和居民的健康。水泥化衬砌河道、河岸和湖体会使水体生态系统受到毁灭性破坏，水体因此而丧失 自净功能，其结果是水质下降，水体出现发绿发臭，甚至病菌和蚊蝇大量滋

5、生等问题，使水 体污染加重。水泥化铺路会使城市地面吸收雨水和雪水的机会被阻，城市的地下水位回升难。这 样的地面不下雨时极为干燥、尘土飞扬，而一遇下雨就满地积水，地表径流污染严重，进入 雨水排放口后，这些污染的径流会直接进入河道或湖体，从而污染河水、湖水。在冬季，水 泥化地面易结冰，引发行路和行车的安全问题。为化雪需要大量使用融雪剂，使雪水受到污 染。因此水泥化会严重危害城市的水资源。水泥化铺路还会减少土地中微生物的生存机会，因而毁灭地表生态，减少地面土层补充有机质的机会，从而加重城市土地的沙化。水泥化铺路还阻断了城市地面的生物通道，对城市的生物物种和生物多样性十分有 害。硬化的铺地方式会直接影

6、响城市植被的根系发育。在栽种了树木的地面进行水泥化铺设 会使树木最终因树根不能呼吸而死亡或倒伏。水泥化城市难以带来人与自然和谐共存的生态景观。热岛效应的危害环保专家余志豪说:城区温度高，就容易造成空气上升，而郊区较冷的空气又流向市区。 如果郊区有工厂，那工厂中排出的污染物就会一并集中到城市的中心。这种城市风的出现 会加重市区的大气污染程度。”中国环境学会大气环境学委会副主任李宗恺认为，这种温差之大足以影响到市民的居住条 件，使城市中心越来越不适宜生活。在“热岛效应”的影响下，城市上空的云、雾会增加，使有害气体、烟尘在市区上空累积， 形成严重的大气污染。天气变化的幅度正在加剧，出现的频率和灾害力

7、度也令人关注。这主 要是城市热岛效应强度增加而引起的关联气象效应。比如由热岛效应”带来的城市雨岛效 应”、“雾岛效应”等等。人类有许多疾病就是在热岛效应下引发的。医学研究表明，环境温度与人体的生理活动 密切相关。环境温度高于28度时，人们就会有不舒适感；温度再高就易导致烦躁、中暑、 精神紊乱；气温高于34，并伴有频繁的热浪冲击，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，高温还可加快光化学反应速 率，从而提高大气中有害气体的浓度，进一步伤害人体健康。在“热岛效应”的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温 中心。在这些高温

8、区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废 气和有害化学气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体的作用下，高温区的居民极易患 上消化系统或神经系统疾病。此外，支气管炎、肺气肿、哮喘、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病 人数也有所增多。用绿岛”拯救热岛”国内外许多专家都在积极进行这方面的探索和研究，目前已有多种方法可供选择。例如可 将城市建筑物表面颜色由深变浅，以减少对太阳辐射的吸收；在路边、花园和屋顶栽种上花 草树木；加强城市规划，选择合理的城市结构模式，统筹安排工厂区和居民区；将城区分散 的热源集中控制，提高工业热源和能源的利用率，减少热量散失和释放，也是一项很重要的 措施。专家

9、呼吁：城市规划要增加气候论证，立体绿化更是治本之策。既然城市中人工构筑物的 增加、自然下垫面的减少是引起热岛效应的主要原因，那么，在城市中通过各种途径增加自 然下垫面的比例，是缓解城市热岛效应的有效途径之一。绿地是城市中最主要的自然因素，城市绿化覆盖率与热岛强度成反比，绿化覆盖率越高， 热岛强度越低，因此，建立规模化的集中绿地是最能直接削弱城市热岛效应的做法。据科学统计，每公顷绿地平均每天可从周围环境中吸收的热量，相当于189台空调的制冷 作用；平均每天吸收1.8吨的二氧化碳，显著削弱温室效应的产生。此外，每公顷绿地可以 年滞留粉尘2.2吨，将环境中的大气含尘量降低50%左右，可有效抑制大气升

10、温。热岛”时代的城市绿化，不是一个简单的数量增加。中国林学会理事、南京林业大学汤庚 国教授强调，一个城市绿化怎么样，不仅要看绿地率、人均绿地率以及绿地覆盖率，更要看 绿量一一树上每片树叶的面积之和。单纯追求绿地率，容易急功近利。弄几吨草种撒一下， 过几天，就能增加一大片绿地。”这样的地毯”很漂亮，但从生态价值来看，难与树木相比， “十亩草相当于一亩树”。一个合理的城市绿化体系，应该层次丰富：在城郊建森林。上海、 广州、南京等大城市，均已开始行动。南京在周边准备投入100多亿元，培植140万亩的连 片林地。当然，这个森林物种搭配比例要合理。在29平方米空间内，一般栽1棵乔木，6 棵灌木，20平方

11、米草坪。汤庚国强调，各个城市一定要保护现有的大树。像树冠很大的梧 桐树，有的城市最多曾有2万株，因为给城市建设让路，现在只剩2000多株。这里面损失 的绿量难以计算！”其次，城市中间，不仅要见缝插绿，而且尽量多栽树木，形成几百亩哪 怕是几亩大的森林。绿化覆盖率达到30%以上，绿地才有缓解城市热岛效应的作用；绿化 覆盖率达到40%以上，热岛面积可减少3/4；绿化覆盖率达到60%以上，热岛效应才能基 本被控制。南京大学大气科学系教授余志豪提出，“减少热量排放、增大绿化面积是减弱热岛效应的 根本途径”。园林专家介绍说，立体绿化能吸收大气污染物、增湿、滞尘、降噪，遏制热 岛现象加居U，变热岛为绿岛，降温效果好，如地毯式的屋顶或爬满常春藤和爬山虎的墙 壁在盛夏可使室内温度下降2C4C，节约空调耗电量20%40%。经计算，屋顶绿化相 当于地面绿化效益的60%。”风、水面等自然因素也可有效缓解城市的热岛效应。风是热岛效应的天敌”，当风刮起来 的时候，热岛就失去了存在的理由，通过大气环流，热岛与周围地区的空气进行交换，以此 降低自身的温度。水面不仅构成了城市美丽的景观，当温度升高时，它的蒸发作用能冷却空 气，使环境温度降低。因