城市熱島效應

城市熱島效應

城市熱島效應（Urbanheatislandeffect）是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區的現象。在近地面溫度圖上，郊區氣溫變化很小，而城區則是一個高溫區，就像突出海面的島嶼，由于這種島嶼代表高溫的城市區域，所以就被形象地稱為城市熱島。由于城市熱島效應，城市與郊區形成了一個晝夜相反的熱力環流。

城市熱島效應示意圖

所謂城市熱島效應，通俗地講就是城市化的發展，導致城市中的氣溫高于外圍郊區的這種現象。在氣象學近地面大氣等溫線圖上，郊外的廣闊地區氣溫變化很小，如同一個平靜的海面，而城區則是一個明顯的高溫區，如同突出海面的島嶼，由于這種島嶼代表著高溫的城市區域，所以就被形象地稱為城市熱島。在夏季，城市局部地區的氣溫，能比郊區高6℃甚至更高，形成高強度的熱島。

20世紀初，英國氣候學家賴克·霍德華在《倫敦的氣候》一書中把這種氣候特征稱為“熱島效應”。

熱島環流就像鍋蓋一樣將城市罩住，使城市悶熱

另一個主要原因是人工熱源的影響。工廠生產、交通運輸以及居民生活都需要燃燒各種燃料，每天都在向外排放大量的熱量。此外，城市里中綠地、林木和水體的減少也是一個主要原因。隨著城市化的發展，城市人口的增加，城市中的建筑、廣場和道路等大量增加，綠地、水體等卻相應減少，緩解熱島效應的能力被削弱。

城市中的大氣污染也是一個重要原因。城市中的機動車、工業生產以及居民生活，產生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉塵等排放物。這些物質會吸收下墊面熱輻射，產生溫室效應，從而引起大氣進一步升溫。

由于熱島中心區域近地面氣溫高，大氣做上升運動，與周圍地區形成氣壓差異，周圍地區近地面大氣向中心區輻合，從而在城市中心區域形成一個低壓旋渦，結果就勢必造成人們生活、工業生產、交通工具運轉中燃燒石化燃料而形成的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氫化合物等大氣污染物質在熱島中心區域聚集，危害人們的身體健康甚至生命。

一方面，大量污染物在熱島中心聚集，濃度劇增，直接刺激人們的呼吸道粘膜，輕者引起咳嗽流涕，重者會誘發呼吸系統疾病，尤其是患慢性支氣管炎、肺氣腫、哮喘病的中老年人還會引發心臟病，死亡率高，如英國倫敦在1952年12月，因為該原因死亡4000余人。

另一方面，大氣污染物還會刺激皮膚，導致皮炎，甚而引起皮膚癌。有的物質如鉻等，若進入眼內會刺激結膜，引起炎癥，重者可導致失明。汞的含量較多，可損害人的腎臟，引起劇烈腹痛、嘔吐。汞慢性中毒還會損害人的神經系統。

第三方面，長期生活在熱島中心區的人們容易患上消化系統或神經系統疾病，且神經系統患病率達30%，主要表現為神經官能癥、失眠、煩躁不安、記憶力下降、憂郁壓抑感等。 此外，支氣管炎、肺氣腫、哮喘、鼻竇炎、咽炎等呼吸道疾病人數也有所增多。

氣象規劃

熱島中心區域近地面氣溫較高

從城市氣象規劃設計出發應考慮：

1、要保護并增大城區的綠地、水體面積。因為城區的水體、綠地對減弱夏季城市熱島效應起著十分可觀的作用。

2、城市熱島強度隨著城市發展而加強，因此在控制城市發展的同時，要控制城市人口密度、建筑物密度。因為人口高密度區也是建筑物高密度區和能量高消耗區，常形成氣溫的高值區。

3、如北京市位于平原中部，三面環山。由于山谷風的影響，盛行南、北轉換的風向。夜間多偏北風，白天多偏南風。因此，在擴建新市區或改建舊城區時，應適當拓寬南北走向的街道，以加強城市通風，減小城市熱島強度。

4、減少人為熱的釋放，盡量將民用煤改為液化氣、天然氣并擴大供熱面積也是根本對策。

城市綠化

城市綠地是城市中的主要自然因素，因此大力發展城市綠化，是減輕熱島影響的關鍵措施。綠地能吸收太陽輻射，而所吸收的輻射能量又有大部分用于植物蒸騰耗熱和在光合作用中轉化為化學能，用于增加環境溫度的熱量大大減少。綠地中的園林植物，通過蒸騰作用，不斷地從環境中吸收熱量，降低環境空氣的溫度。每公頃綠地平均每天可從周圍環境中吸收81.8兆焦耳的熱量，相當于189臺空調的制冷作用。園林植物光合作用，吸收空氣中的二氧化碳，一公頃綠地，每天平均可以吸收1.8噸的二氧化碳，削弱溫室效應。此外，園林植物能夠滯留空氣中的粉塵，每公頃綠地可以年滯留粉塵2.2噸，降低環境大氣含塵量50%左右，進一步抑制大氣升溫。

科學研究表明，城市綠化覆蓋率與熱島強度成反比。綠化覆蓋率越高，則熱島強度越低，當覆蓋率大于30%后，熱島效應得到明顯的削弱；覆蓋率大于50%，綠地對熱島的削減作用極其明顯。規模大于3公頃且綠化覆蓋率達到60%以上的集中綠地，基本上與郊區自然下墊面的溫度相當，即消除了熱島現象，在城市中形成了以綠地為中心的低溫區域，成為人們戶外游憩活動的優良環境。

低溫路面

美國研究人員將停車格改為亮色

美國研究人員建議把灰、黑色的路面改為亮色系以減少路面吸收的太陽熱能，借此降低室外溫度，減緩都市的熱島效應及全球變暖。一般城市地表有35%至50%是道路，通常為灰色或黑色的柏油路面，并在吸熱后形同巨大的熱源。

美國加州勞倫斯柏克萊國家實驗室的“熱島小組”研究員吉伯特說，黑色柏油路面幾乎把陽光中的熱能完全吸收，使路面和四周空氣升溫，加劇都市熱島效應。

以“低溫屋頂”為例，亮色系屋頂能反射大量陽光，從而降低室內和室外的溫度。研究人員把實驗室停車場的部分停車格上色，比較各色路面的吸熱效果。亮色系的“低溫路面”能反射30%至50%的陽光，相比之下，新鋪的柏油路僅能反射5%，較舊的柏油路則能反射10%到20%。

低溫路面可用傳統混凝土材質搭配淡色顏料鋪設，或以特殊涂料直接涂在原有路面上以增強反射陽光的能力。低溫路面不僅能降低周圍空氣溫度，還可減緩全球變暖和能源消耗。這些好處已經由多項科學模式證明，但實際效用仍有待更多實際研究加以確認。

其他方法

除了綠地能夠有效緩解城市熱島效應之外，水面、風等也是緩解城市熱島的有效因素。水的熱容量大，在吸收相同熱量的情況下，升溫值最小，表現出比其他下墊面的溫度低；水面蒸發吸熱，也可降低水體的溫度。風能帶走城市中的熱量，也可以在一定程度上緩解城市熱島。因此在城市建筑物規劃時，要結合當地的風向，不要把樓房全部建設成為東西走向的，要建設成為便于空氣流通的模式；同時，最好將一些單位的高院墻拆掉，建成柵欄式，增加空氣流通。

2012年9月，民盟北京市委員會調研顯示，北京市“熱島效應”呈加劇趨勢，1961年至2000年，城區與郊區日均溫差已經達到3.3℃。同時專家指出，熱島中心地區居民神經系統方面的損害較嚴重，主要表現為神經官能癥、失眠、煩躁不安、記憶力下降、精神萎靡、憂郁壓抑感等。