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城市熱島是如何形成的?有了城市熱島效應,是不是夏天的氣溫確實更高了?

饒云花
饒云花,氣象專業(yè)副研級高級工程師,擅長撰寫氣象類科普文章。
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不可否認的是,隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展,在城市里居住的人們,已然生活在由鋼筋混凝土構(gòu)建起的都市叢林里。

現(xiàn)代都市,是一個人口密度高度集中的地面板塊。為了便于人類居住出行,城市的地面硬化率大幅提高,大量樓房稠密聳立;車輛出行交通運輸擁擠堵塞,汽車尾氣噴涌;且城市周邊工業(yè)發(fā)達,工業(yè)廢氣排放量不斷,空氣污染嚴重。

隨著人口密集度增加,城市地面板塊不斷擴張,城市這個空間領(lǐng)域猶如一個島嶼,其平均氣溫會比較郊區(qū)、農(nóng)村的平均氣溫常年偏高,在夏季氣溫偏高尤其明顯。這種現(xiàn)象被氣候?qū)W家稱為“城市熱島效應”。

城市熱島效應的形成原因

近地面大氣層溫度的決定因素,首先是地表下墊面性質(zhì)。

不同的下墊面,其熱容量與熱傳導率都是不一樣的。比如在夏天,太陽炙烤大地,當草坪溫度32℃,樹冠溫度30℃的時候,水泥地面溫度可達57℃,柏油馬路溫度更高達63℃。

城市的下墊面,是柏油路,是水泥地,是鋼筋混凝土的建筑物和構(gòu)筑物。其特點是熱容量大,反射率小,能有效地儲存太陽輻射熱。據(jù)估算,城市白天吸收儲存的太陽能比鄉(xiāng)村多80%。到了晚上,這些硬化的下墊面再將熱量輻射回周圍的空氣中,導致城市降溫緩慢,因此,在夏季,城里的前半夜常常讓人感到悶熱不安。

**其次,**因為城市人口聚集,為保障人們的吃穿住行,居民們每天都要消耗并產(chǎn)生大量生活能量。在夏季高溫時期,冬天寒冷季節(jié),還有空調(diào)外機排出的熱浪。這些能量大部分都以熱能形式排放到城市近地面空間。

**再次,**城市空間還要容納工廠大量生產(chǎn)、機動車車輛出行等產(chǎn)生排放的熱量。同時,工廠和汽車排放的大量氮氧化物、二氧化碳、粉塵等,這些溫室氣體、大氣污染物和粉塵顆粒彌漫在城市近地面空間,肆意地吸收地面的長波輻射,就像是裹挾著城市空間的一層保溫器,攜力保障城市增溫。

城市熱島效應會引起哪些不利影響?

**1.雨島效應。**對歐美許多大城市研究發(fā)現(xiàn),城市降水量一般比郊區(qū)多5%~10%。那么,熱島效應引發(fā)的“雨島效應”是如何形成的呢?

大城市高樓林立,空氣循環(huán)不暢,加之盛夏時節(jié),建筑物空調(diào)、汽車尾氣使得熱量超常排放,城市上空形成熱氣流,熱氣流的上升有利于形成局地強對流;且城市空氣中粉塵凝結(jié)核多,能促進暖云降水;而城市粗糙的下墊面會使其降水雨系減慢,延長城區(qū)降水時間;綜上所述,從而形成‘雨島效應’。美國方面研究證實,大城市及其下風向“雨島效應”明顯?!坝陯u效應”多出現(xiàn)在春夏季汛期期間,易給城市形成積水導致區(qū)域性內(nèi)澇。

**2.空氣污染嚴重影響人類身心。**城市上空大氣做上升運動,與周圍地區(qū)形成氣壓差異,周圍地區(qū)近地面大氣向中心區(qū)輻合,從而在城市中心區(qū)域形成一個低壓旋渦,從而造成人們在生活、工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸?shù)冗^程排放的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氫化合物等大氣污染物在熱島中心區(qū)域聚集,危害人們的身體健康甚至生命。

長期生活在熱島中心區(qū)的人們會有情緒煩躁不安、精神萎靡、憂郁壓抑、記憶力下降、失眠、食欲減退、消化不良、潰瘍增多、胃腸疾病反復等癥狀,在我國素有"火爐城市"之稱的南京、武漢、重慶等大城市均不同程度地出現(xiàn)以上現(xiàn)象。

**3.因高溫引發(fā)的系列疾病不容小覷。**有關(guān)研究表明,環(huán)境溫度高于28°C時,人體會出現(xiàn)不適感,溫度再升高還容易導致煩躁、中暑、精神紊亂等癥狀。氣溫若持續(xù)高于34°C,會導致心臟、腦血管和呼吸系統(tǒng)等疾病發(fā)病率上升,死亡率明顯增加。此外,氣溫升高還會加快光化學反應速度,使近地面大氣中臭氧濃度增加,影響人體健康。

**4.夏季高能耗尤其明顯。**在夏季,城市熱島效應高能耗特征更加顯而易見,為了降低室內(nèi)氣溫,并使室內(nèi)空氣保持流通,人們高頻率使用空調(diào)、電扇等電器。因居民生活和消費所需,會消耗大量電力。

其實,在古代,就已經(jīng)存在城市熱島效應。有宋代詩人陸游古詩為證——“城市尚余三伏熱,秋光先到野人家?!倍谖覈汗?jié),因都市大規(guī)模人群遷移引起返鄉(xiāng)潮,大都市人類活動明顯減少,汽車尾氣排放、工業(yè)生產(chǎn)能源消耗、城市建筑物各種消耗等大幅降低,城市平均氣溫處于下降狀態(tài),城市熱島效應明顯減弱。