[科普中国]-城市热岛环流

城市人口集中、工业发达，居民生活、工业生产和汽车等交通工具每天要消耗大量的石油、天然气等化石燃料，释放出大量的废热，导致城市的气温高于郊区，使城市犹如一个温暖的岛屿，人们称之为“城市热岛”。通常，城市的年平均气温比郊区高出0.5~1摄氏度。当大气环流微弱时，城市热岛的存在，引起空气在城市上升，在郊区下沉，在城市与郊区之间形成了小型的热力环流，称之为城市热岛环流。从周围农村来的气流不断流向城市补充，因此这种城市热岛环流的地面部分被称为“乡村风”。乡村风的风速一般只有1-2米/秒。

由于城市热岛环流的出现，城区工厂排出的污染物随上升气流而上升，笼罩在城市上空，并从高空流向郊区，到郊区后下沉。下沉气流又从近地面流向城市中心，并将郊区工厂排出的污染物带入城市，造成二次污染，致使城市的空气污染更加严重。

相应措施为了减轻城市的大气污染，在城市规划时，一定要注意研究城区上升气流到郊区下沉的距离。一方面将污染严重的工业企业布局在下沉距离之外，避免这些工厂排出的污染物从近地面流向城区，另一方面，应将卫星城建在城市热岛环流之外，以免相互污染。除此之外，应当在城市与乡村之间多植树造林，在下沉气流从近地面流向城市中心的过程中削弱污染。

城市热岛环流举例上海是个特大城市，只要没有较大的风，而城市热岛又很明显（晴天时，热岛环流也是很明显的）。例如，1980年12月7日上海热岛很强，此时市区北部的宝钢和闵行在500米以下都吹偏北风，市区南部的龙华从地面到600米都是偏南风，即向市中心辐合。但在高空，宝钢、闵行在700米高度处开始转为南风，龙华则从900米高度开始变为北风，即形成了一个低层向市中心辐合，而高层从市中心向外辐散的完整热岛环流圈。从安放在市中心的气温自记仪器的自记纸上，常常可以发现气温变化曲线在夜间有一个个好似冷锋过境似的气温陡降现象。这就是冷凉的乡村风入侵城市的见证。从这里也可以知道城市热岛环流不是连续均匀地流动的，而是有明显的阵性。1

城市内其他风系城市里还有一种范围更小的风系，可以叫做“汽车风”。这是由于马路中央线两侧连续驶过相反方向高速车辆所造成。例如，1988年1月15日，广州市风速很小，日平均风速仅0．69米/秒。在南北走向的人民南路上，受不同方向车流的影响，在3米高的测点上，街道西侧盛行偏北风，西北风加上西北偏西风的频率和达到79．1%；东侧则盛行偏南风，东南和东南偏东风的频率和更高达86．9%。这一天汽车风共出现20-22小时之久。但这种汽车风不仅水平范围很小，而且会随离地高度增高而迅速消失。乡村风的成因和汽车风是不同的。前者是热力作用造成的，风速决定于城乡温差，而后者是机械摩擦作用所造成。汽车流量减小，或者车速减慢，汽车风就停了。

城市热岛环流与城市大气环境由于城市热岛的存在，引起空气在城市上升、在郊区下沉，在城市与郊区间形成了小型的热力环流，称之为城市热岛环流。近地面风由郊区吹向城市。

城市热岛环流产生的原因城市热岛的形成，显然是与城市化的发展密不可分的，其形成的直接原因有以下四个：首先，是城市下垫面(大气底部与地表的接触面)特性的影响。城市内大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等，改变了下垫面的热属性。城市地表含水量少，热量更多地以显热形式进入空气中，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，能吸收更多的太阳辐射，进而使空气得到的热量也更多，温度升高。如夏天里，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，怎么能不热呢?第二个主要原因是城市大气污染，城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等，这些物质可以大量地吸收环境中热辐射的能量，产生众所周知的温室效应，引起大气的进—步升温。第三个主要原因是人工热源的影响。工厂、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量!第四个原因是，城市里的自然下垫面减少了城市的建筑、广场、道路等等大量增加，绿地、水体等自然因素相应减少，放热的多了，吸热的少了，缓解热岛效应的能力就被削弱了。

城市热岛环流对市区大气污染物的扩散的影响由于城市热岛环流的出现，城区工厂排出的污染物随上升气流而上升，笼罩在城市上空，并从高空流向郊区，到郊区后下沉。下沉气流又从近地面流向城市中心，并将郊区工厂排出的污染物带入城市，使城市的空气污染更加严重。

意见与建议1、将污染严重的工业企业布局在由于城市热岛之外，避免这些工厂排出的污染物从近地面流向城区。

2、应将卫星城建在由于城市热岛之外，以避免相互污染。

3、加强城市绿化，降低市区气温。

4、阳台、屋顶绿化，美化环境同时，减弱城市热岛效应。

5、倡导公交优先，尽量乘坐公交车，减少汽车等交通工具的能源消耗量。

6、采用高反射能素材、涂料。

7、洒水降温。2

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学