天气预报15天查询

例如:查询北京天气请输入:bj北京beijing

天气预报15天查询>气象课堂>什么是城市热岛效应

什么是城市热岛效应

发布时间:2014-05-13

 晴朗无风的夏日,海岛上的气温,高于周围海上气温,这是海洋热岛效应的表现。

  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℃,甚至更 多。夏季,城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出6℃以上。

  近年来,随着城市建设的高速发展,城市热岛效应也变得越来越明显。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现 象,在冬季最为明显,夜间也比白天明显,是城市气候最明显的特征之 一。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。城市热岛形成的原因主要有以下几点:

  首先,是受城市下垫面特性的影响。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,大多为石头和混凝土建成,它的 热传导率和热容都很高,加上城市建筑物密集高大,阻碍气流通行,使城市风速减小,从而改变了下垫面的热力属性。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,因而其表面温度明显髙于自然下垫面。白天,沥青路面和屋顶温度可高出气温8〜17℃。

  另一个主要原因是人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料,每天都在向外散发大量的热量。

  此外.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。

  当然,城市屮的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活,产生大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放 物。这些物质会吸收下垫面热辐射,产生温室效应,从而引起大气进一步升温。

  一般来说,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。为了降低室内气温和使室内空气流通,人们使用空调、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。有关硏究表明,环境温度高于28℃时,人们就会有不适感,温度再高还容易导致烦躁, 中暑、精神紊乱等症状。气温持续高于34℃还可导致一系列疾病,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速度,使近地面大气屮臭氧浓度增 加.也会影响人体健康。

  人类活动对气候的影响在城市中表现最为显著。根据设在城区和 其周围郊区的气象站同时间观测资料表明,城市气候与郊区相比除了有热岛效应外.还有干岛、湿岛、混浊岛和雨岛等效应。

  干岛和湿岛效应的形成,既有下垫面因素,又与天气条件密切相关。在白天太阳照射下,下垫面通过蒸散(含蒸发和植物蒸腾)过程而进入低层空气中的水汽量.城区要小于郊区.特别是在盛夏季节、郊区农作物生长茂密,城、郊之间自然蒸散量的差值更大。城区由于下垫面粗糙度大(建筑群密集、高低不齐〕、又有热岛效应,其机械湍流和热力 湍流都比郊区强。通过湍流的垂直交换,城区低位水汽向上层空气的 输送量又比郊区多,这两者都导致城区近地面的水汽压小于郊区,形成 “城市干岛”。到了夜晚,风速减小,空气层结稳定,郊区气温下降快.饱和 水汽压减低.有大量水汽在地表凝结成露水,存留于低层空气屮的水汽量 少、水汽压迅速降低,城区因有热岛效应,其凝露量远比郊区少,夜晚湍流 弱。与上层空气间的水汽交换量小,城区近地面的水汽压就高下于郊区,出现 “城市湿岛”。它大都在日落后1~4小时内形成,在日出后因郊区气温升高,露水蒸发,很快又转变成“城市干岛”.在城市干岛和湿岛出现时必伴有 城市热岛。它们都必须在风小而伴有城市热岛时才能出现。

  浑浊岛的形成,是因为城市工业生产、交通运输和居民炉灶等排放出的烟尘污染物比郊区多,这些污染物又大都是善于吸水的凝结核。 城市屮垂直湍流比较强,因此有利于低云的发展。大量观测资料证明, 城区的低云量多于附近郊区,这就使得城市的散射辐射比郊区强,直接 辐射比郊区弱,大气的混浊度显著大于郊区。

  城市雨岛形成的条件是在大气环流较弱,有利于在城区产生降水 的大尺度天气形势下,由于城市热岛所产生的局地气流的辐合上升,有 利于对流云的发展,下垫面粗糙度大,对移动滞缓的降雨系统有阻障效应,使其移速更为缓慢,延长城区降雨时间;再加上城区空气屮凝结核 多,从而形成城市雨岛。

  为着防止或减轻热岛效应的影响,要保护并增大城区的绿地、水体面积;在控制城市发展的同时,要控制城市人口密度、建筑物密度;在扩建新市区或改建旧城区时,应适当拓宽南北走向的街道;减少人为热的 释放,尽量将民用煤改为液化气、天然气并扩大供热面积也是根本对策。