热岛效应,城市气候中典型的特征

文章作者:快乐相伴 | 2015-12-31
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 热岛效应,就是指一个地区的气温高于周围地区的一种现象。并用两个代表性测点的气温差值即热岛强度来表示。它主要有两种:城市热岛效应和青藏高原热城市热岛效应。

热岛效应

      热岛效应,主要是指由于人为的主要原因,从而改变了城市地表的一些局部温度、湿度、空气对流等一些因素,进而所引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的主要特征之一。由于城市化的速度加快,城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容,使得城市地区升温较快,并向四周和大气中大量辐射,造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温,高温的城区处于低温的郊区包围之中,如同汪洋大海中的岛屿,人们把这种现象称之热岛效应为城市热岛效应。

      热岛效应,在近地面等温线图上,郊区气温相对较低,而市区则形成一个明显的高温区,如同出露水面的岛屿,被形象的称之为“城市热岛”。城市热岛中心,气温一般比周围郊区高1℃左右,最高可达6℃以上,大城市散发的热量可以达到所接收的太阳能的2/5,从而使城市的温度升高。在城市热岛作用下,近地面产生由郊区吹向城市的热岛环流。城市热岛增强空气对流,空气中的烟尘提供了充足的水汽凝结核,故城市降水比郊区多。对欧美许多大城市研究发现,城市降水量一般比郊区多5%~10%。

      热岛效应Urban Heat Island Effect, 简称UHI(而非热导效应)城市人口密集、工厂及车辆排热、居民生活用能的释放、城市建筑结构及下垫面特性的综合影响等是其产生的主要原因。热岛强度有明显的日变化和季节变化。日变化表现为夜晚强、白天弱,最大值出现在晴朗无风的夜晚,上海观测到的最大热岛强度达6℃以上。季节分布还与城市特点和气候条件有关,北京是冬季最强,夏季最弱,春秋居中,上海和广州最热。

      热岛效应以10月最强。年均气温的城乡差值约1℃左右,如北京为0.7~1.0℃,上海为0.5~1.4℃,洛杉矶为0.5~1.5℃。城市热岛可影响近地层温度层结,并达到一定高度。城市全天以不稳定层结为主,而乡村夜晚多逆温。水平温差的存在使城市暖空气上升,到一定高度向四周辐散,而附近乡村气流下沉,并沿地面向城市辐合,形成热岛环流,称为“乡村风”,这种流场在夜间尤为明显。城市热岛还在一定程度上影响城市空气湿度、云量和降水。对植物的影响则表现为提早发芽和开花、推迟落叶和休眠。

      热岛效应是城市气候中典型的特征之一。它是城市气温比郊区气温高的现象。城市热岛的形成一方面是在现代化大城市中,人们的日常生活所发出的热量;另一方面,城市中建筑群密集,沥青和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更小的函授比热容(可吸收更多的热量),并且反射率小,吸收率大,使得城市白天吸收储存太阳能比郊区多,夜晚城市降温缓慢仍比郊区气温高。城市热岛是以市中心为热岛中心,有一股较强的暖气流在此上升,而郊外上空为相对冷的空气下沉,这样便形成了城郊环流,空气中的各种污染物在这种局地环流的作用下,聚集在城市上空,如果没有很强的冷空气,城市空气污染将加重,人类生存的环境被破坏,导致人类发生各种疾病,甚至造成死亡。

      热岛效应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,改变了下垫面的热力属性(反射率小,热量传导较快)。这些人工构筑物吸热快而比热容小,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,吸收热量多,蒸发耗热少,散失热量较慢,因而其表面温度明显高于自然下垫面。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,每天都在向外排放大量的热量。

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