第17章 什么是“城市热岛效应”

晴朗无风的夏日，海岛上的地面气温，高于周围海上气温，并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流，这是海洋热岛效应的表现。近年来，由于城市人口集中，工业发达，交通拥塞，大气污染严重，且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成，它的热传导率和热容量都很高，加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用，可使城市年平均气温比郊区高2℃，甚至更多。在温度的空间分布上，城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成城市热岛效应。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。

城市的“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”。城市为什么会成为高温区呢？一般认为热岛成因有三：一是城市与郊区地表面性质不同，热力性质差异较大。城区反射率小，吸收热量多，蒸发耗热少，热量传导较快，而辐射散失热量较慢，郊区恰恰相反；二是城区排放的人为热量比郊区大；三是城区大气污染物浓度大，气溶胶微粒多，在一定程度上起了保温作用。城市内的大量人工构筑物，如铺装地面、各种建筑墙面等，改变了大气与地面交换热属性。这些人工建筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然地表升温快，因而其表面温度明显过高。另外，城市地表含水量少，热量更多的以反射方式的形式进入空气中，导致空气升温。同时城市地表对太阳光的吸收率较自然地表高，能吸收更多的太阳光，进而使空气得到的热量也更多，使温度升高。如夏天里，当草坪温度32℃、树冠温度30℃的时候，水泥地面的温度可以达到57℃，柏油马路的温度更高达63℃，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，怎么能让人觉得不热呢？

想想城市里那么多的车和人在城市里川流不息，城市里的汽车尾气及粉尘都是吸收热量的物质；工厂、机动车、居民生活等都在使用各种燃料、消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量。而很多城市里的公园，树木和草地很少，绿化不够使这些热气和尘埃等无法被有效吸收。所以，大气污染物在城区浓度特别大，它像一张厚厚的毯子覆盖在城市上空，严重影响人们的正常生活和身体健康。

为了不让我们生活在热岛里，就要大力发展城市绿化，以减轻热岛影响。树木、草地等绿地能吸收太阳热量，这里所吸收的辐射能量中，大部分被植物蒸腾作用和光合作用消耗了，从而使环境温度有所下降。据计算，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。而且园林植物通过光合作用，可以吸收空气中的二氧化碳，从而削弱温室效应。此外，园林植物能够滞留空气中的粉尘，并进一步抑制大气升温。

能够有效缓解城市热岛效应的除了绿色食物之外，水和风等也是缓解城市热岛的有效因素。水的热容量大，在吸收相同热量的情况下，升温值最小，而且水面蒸发吸热，也可降低水体的温度。而风能带走城市中的热量，也可以在一定程度上缓解城市热岛。

同时我们在城市规划中，采用新型环保建筑材料；控制城市人口数量；遏止主要因大量施工和过度能源消耗引起的城市气候升温；鼓励建造屋顶花园，并减少空调的使用；大力推行房顶、墙壁绿化，室内生态设计；市区路面要进行保水性、透水性铺装；在城市建设方面，要注意留足城市的“通风道”，如市内道路要宽敞、建筑低层化、高层楼房不能集中等。用一些大型无污染的人工冷却的方法来给城市降温。如日本东京投巨资在城市地下铺设专用管道，引入循环流动的冰冷的海底之水给城市降温。

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差，就可以说存在了城市热岛。因此，一年四季都可能出现城市热岛。但是，对于居民生活的影响来说，主要是夏季高温天气的热岛效应。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℃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℃，并且有频繁的热浪冲击的话，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，高温还加快光化学反应速率，从而使大气中臭氧浓度上升，加剧大气污染，进一步伤害人体健康。