版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们

城市热岛是如何形成的?有了城市热岛效应,是不是夏天的气温确实更高了?

饶云花
饶云花,气象专业副研级高级工程师,擅长撰写气象类科普文章。
收藏

不可否认的是,随着城市建设的高速发展,在城市里居住的人们,已然生活在由钢筋混凝土构建起的都市丛林里。

现代都市,是一个人口密度高度集中的地面板块。为了便于人类居住出行,城市的地面硬化率大幅提高,大量楼房稠密耸立;车辆出行交通运输拥挤堵塞,汽车尾气喷涌;且城市周边工业发达,工业废气排放量不断,空气污染严重。

随着人口密集度增加,城市地面板块不断扩张,城市这个空间领域犹如一个岛屿,其平均气温会比较郊区、农村的平均气温常年偏高,在夏季气温偏高尤其明显。这种现象被气候学家称为“城市热岛效应”。

城市热岛效应的形成原因

近地面大气层温度的决定因素,首先是地表下垫面性质。

不同的下垫面,其热容量与热传导率都是不一样的。比如在夏天,太阳炙烤大地,当草坪温度32℃,树冠温度30℃的时候,水泥地面温度可达57℃,柏油马路温度更高达63℃。

城市的下垫面,是柏油路,是水泥地,是钢筋混凝土的建筑物和构筑物。其特点是热容量大,反射率小,能有效地储存太阳辐射热。据估算,城市白天吸收储存的太阳能比乡村多80%。到了晚上,这些硬化的下垫面再将热量辐射回周围的空气中,导致城市降温缓慢,因此,在夏季,城里的前半夜常常让人感到闷热不安。

**其次,**因为城市人口聚集,为保障人们的吃穿住行,居民们每天都要消耗并产生大量生活能量。在夏季高温时期,冬天寒冷季节,还有空调外机排出的热浪。这些能量大部分都以热能形式排放到城市近地面空间。

**再次,**城市空间还要容纳工厂大量生产、机动车车辆出行等产生排放的热量。同时,工厂和汽车排放的大量氮氧化物、二氧化碳、粉尘等,这些温室气体、大气污染物和粉尘颗粒弥漫在城市近地面空间,肆意地吸收地面的长波辐射,就像是裹挟着城市空间的一层保温器,携力保障城市增温。

城市热岛效应会引起哪些不利影响?

**1.雨岛效应。**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%。那么,热岛效应引发的“雨岛效应”是如何形成的呢?

大城市高楼林立,空气循环不畅,加之盛夏时节,建筑物空调、汽车尾气使得热量超常排放,城市上空形成热气流,热气流的上升有利于形成局地强对流;且城市空气中粉尘凝结核多,能促进暖云降水;而城市粗糙的下垫面会使其降水雨系减慢,延长城区降水时间;综上所述,从而形成‘雨岛效应’。美国方面研究证实,大城市及其下风向“雨岛效应”明显。“雨岛效应”多出现在春夏季汛期期间,易给城市形成积水导致区域性内涝。

**2.空气污染严重影响人类身心。**城市上空大气做上升运动,与周围地区形成气压差异,周围地区近地面大气向中心区辐合,从而在城市中心区域形成一个低压旋涡,从而造成人们在生活、工业生产、交通运输等过程排放的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等大气污染物在热岛中心区域聚集,危害人们的身体健康甚至生命。

长期生活在热岛中心区的人们会有情绪烦躁不安、精神萎靡、忧郁压抑、记忆力下降、失眠、食欲减退、消化不良、溃疡增多、胃肠疾病反复等症状,在我国素有"火炉城市"之称的南京、武汉、重庆等大城市均不同程度地出现以上现象。

**3.因高温引发的系列疾病不容小觑。**有关研究表明,环境温度高于28°C时,人体会出现不适感,温度再升高还容易导致烦躁、中暑、精神紊乱等症状。气温若持续高于34°C,会导致心脏、脑血管和呼吸系统等疾病发病率上升,死亡率明显增加。此外,气温升高还会加快光化学反应速度,使近地面大气中臭氧浓度增加,影响人体健康。

**4.夏季高能耗尤其明显。**在夏季,城市热岛效应高能耗特征更加显而易见,为了降低室内气温,并使室内空气保持流通,人们高频率使用空调、电扇等电器。因居民生活和消费所需,会消耗大量电力。

其实,在古代,就已经存在城市热岛效应。有宋代诗人陆游古诗为证——“城市尚余三伏热,秋光先到野人家。”而在我国春节,因都市大规模人群迁移引起返乡潮,大都市人类活动明显减少,汽车尾气排放、工业生产能源消耗、城市建筑物各种消耗等大幅降低,城市平均气温处于下降状态,城市热岛效应明显减弱。