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“热岛效应”
久居都市的人们都有类似的体验：夏季里城市局部地区的气温要比郊区高出很多.为了逃避酷热难耐的暑气,人们往往愿意跑到绿树成荫、河湖交错的郊区或乡村去享受一份清凉和惬意.为什么在享受现代城市的舒适与便利时,都市人还要忍受炎炎酷暑的折磨?在此,我们想讨论一个与城市化进程密切相关的气象学现象,即城市的“热岛效应”.根据科学观测和研究,城市热岛效应的加剧固然有自然气候方面的原因,但更重要的还是人为原因.
热岛效应：城市化进程的副产品
按照北京市园林科学研究所高级工程师李延明的解释,城市热岛效应就是城市化的发展导致城市中的气温高于外围郊区的这种现象.在气象学近地面大气等温线图上,郊外的广阔地区气温变化很小,如同一个平静的海面,而城区则是一个明显的高温区,如同突出海面的岛屿.由于这种岛屿代表着高温的城市区域,所以就被形象地称为“城市热岛”.热岛效应不仅使城市的气候发生了变化,还带来严重的污染,成为影响城市环境质量的重要因素.
近些年,随着城市建设的高速发展,热岛效应也愈发明显.概括起来,城市热岛的形成主要有四个原因：
首先是人工建筑物的影响,如混凝土、柏油路面以及各种建筑墙面.这些人工建筑物吸热快而热容小,在相同的太阳辐射条件下,其表面温度明显高于绿地和水面.例如,在夏季烈日照射下,马路上的温度要比土地上高18度,而水泥屋顶要比草地上高20度.
其次是城市大气污染.城市中机动车辆、工业生产及人群活动产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、煤灰和粉尘等,这些物质可以吸收环境中热辐射的能量,产生众所周知的“温室效应”,从而引起大气的进一步升温.
三是人工热源的影响.日益增加的工厂、汽车、空调、冰箱等人工排热器在消耗掉大量能源的同时,还在不停地向外“倾泻”着热量,使城市的“体温”一再升高.
四是城市绿地和水体的减少.随着城市中建筑、广场和道路的大量增建,绿地、水体等自然因素却相应减少,吸热少了,缓解热岛效应的能力自然就被削弱了.
热岛效应与人体健康
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.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度,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化学有害气体不断对高温区进行补充.在这些有害作用下,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.
严重的城市热岛效应不但影响了人们正常的生活和工作,还成为人们生活质量进一步提高和城市进一步发展的制约因素.因此,研究削减城市热岛效应的技术方法,采取各种措施缓解热岛效应的影响,对于提高人们的生活质量,维持城市可持续发展具有重要的意义.
缓解热岛效应的有效因素
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,也可使城市的环境温度降下来；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.
绿地是城市中最主要的自然因素,研究表明,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.绿地能吸收太阳辐射,而所吸收的辐射能量又有大部分用于植物蒸腾耗热或在光合作用中转化为化学能,这样就使可用于增加环境温度的热量大大转移掉.据科学统计,每公顷绿地平均每天可从周围环境中吸收81.8兆焦耳的热量,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,显著削弱了温室效应的产生.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,有效抑制了大气升温.
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