什么是城市的“热岛效应”？

Answer 1

高空大气环流，直接影响着生活在陆地上的人们，他们时而感觉到临风扑面，时而又是在无风和微风的天气中度过。

尽管有时候风的作用在减少，但气流还是在不停地循环流动，这里的助推剂是：热量。一般来说，凡是太阳光照射的地方，温度就会慢慢地上升。气流在上升的温度中烘烤加热后，形成垂直的流动。热空气比重小，轻，它会往上升；冷空气比重大，沉，它往下降，填补热空气上升留下的空缺，形成气流的循环运动，这就是热力环流。

热力环流不同于水平流动的风，它是空气上下垂直的对流运动，冷与热激发出气流缓慢的运动，它跟风不一样，风能够改造局地环境的气候，而热力环流是气流运动的原始动力。

换句话说，凡是高低错落的或者是冷热分布不均的地方就存在着热力环流。城市里参差不齐的楼群、房屋、道路，都为热力环流创造了良好的形成条件，白天屋顶受热最强，热空气从屋顶上升，与屋顶同一高度上比较凉的空气就会流向屋顶，这样屋顶上空就形成了一个小规模的冷热空气的循环；街道两边背阴面与向阳面也一样产生这样的热力环流，向阳的一面暖空气上升，背阴面冷空气下沉，它们之间通过穿行的风来贯通热力循环。

城市聚热能力，来自于建设城市的钢筋水泥、土木砖瓦以及纵横交织的道路网，它们取代了原本能降低城市温度的树木和草地，这些密集的建造物，让城市接受更多的太阳热量，同时这些吸热面又散发和反射出巨大的辐射热能。城市的气温，在太阳能和各种辐射热能的烘烤下越来越高。据气象专家长期的观测：柏油路面能够吸收80%以上的热量，尤其是中午，马路表面的温度比百叶箱气温高出17.4℃。

城市的现代生活制造出巨大热量，工业生产的昼夜运转，家庭炉灶的明火烹饪，这些固定的热源每天排放的废气热量就占了全天热能的66.6%，柏油马路上的滚滚车轮，这些移动热源每天也释放着33.1%的热量，稠密人口释放出的生物热量占1%左右。种种热源像火炉一样直接烘烤大气，与此同时，空气中CO2对某些辐射波段有着强烈的吸收，也使得大气的温度上升很快。贴近地面的空气被加速烘热，整个城市宛如一个“热的岛屿”矗立在周围乡村较凉的“海洋”之上。

受热的空气膨胀起来，密度变小，轻盈地往上升，在城市上空形成了一个低压中心，同时产生了指向城市的气压梯度力，使得周围低层较冷的空气——乡村风，从四面八方，源源不断地涌向城市，填补进来的冷空气遇热又会上升，这样城市和周围乡村之间的冷热空气就流动起来，形成一个冷热交换的环流系统，这是气象学上的“中尺度”运动，专家叫它“热岛效应”或“城市热岛”。

气象专家们将多次观测到的城市热岛，绘成一幅城乡气温图，高峰值与乡村气温的悬差，就是城市热岛的强度。热岛强度是衡量乡村风涌入城市的指标，差值大涌入城市的乡村风就大，差值小吹进城市的乡村风就会很小。

“城市热岛”的变化还是有一定的规律。一天中变化最大的时候在夜间，到了白天和午后反而差异不明显。这是因为午后城市和乡村的气温差别不大；日落以后，空旷的乡村让大气散热很快，而城市里蓄积了白天大量热能的建筑物，散发出大量的辐射热，烘烤着大气，形成了夜间城市热岛，尤其在日落以后的3～5小时里表现得最强。

“城市热岛”的季节变化并没有一定的模式，对于我国来说，副热带和温带的气候条件，城市热岛表现为冬季和秋季最强，夏季和晚春最弱。

处在南副热带上的广州，春、夏风速大，热岛强度弱不说，甚至还会出现凉岛。北副热带上的上海，秋季云量最少，秋高气爽，风速也小，热岛效应表现强。冬季的北京，温带的气候条件本身就非常有利于城市热岛效应的发展，再加上人工取暖的增多，12月和1月的热岛效应表现特别明显。

城市热岛当然并非一无是处，在冬季对于居民生活的影响是非常有利的，具体表现在凝结露、霜的机会比郊区小，下雪天比郊区少。春秋季节热岛中心上升气温的大幅度衰减，有利于形成对流云和降雨，降低城市的高温。可是夏季，城市热岛这个低压中心，加大了高温酷热的程度，烦躁的热气吸进鼻腔、喉咙，使人们的呼吸变得不畅和困难，还会造成体质虚弱人群的休克甚至是死亡。如何降低酷暑季节城市的热岛强度是城市规划中的重要举措之一。

对于城市来说，高楼、房屋、道路这些不透水面积的不断扩大，不利于城市降温，只有科学地增加绿化带和水面，增加透水面积，才能实现城市的防暑降温。北京市对居住密集区域进行了局地改造，拆除一部分危旧房屋，规划建设出大面积的绿化带和水面，改善城市热岛的强度。新建的皇城根遗址公园坐落在紫禁城的东边，全长3.4千米，占地面积7.5万平方米，其中90%的土地被绿地覆盖，10个造型各异的喷泉点缀其间，整个公园如同一个巨大的氧吧，清洗着紫禁城周围的空气，有效地降低了天安门周边的温度，使这一带的居民和游客感受到从未有过的清爽和舒适。

为了增加城市的绿地面积，各行各业都展现出各自的绝招，有些环保意识前卫的企业，索性把绿地搬到自己的屋顶上，花园屋顶、森林屋顶层出不穷。这样既美化了城市，增加了绿地，又有利于城市的防暑降温。

一座城市是一个“活”的系统，“热岛”是其中不可或缺的一环，它与城市环境和城市未来的发展密切相关。科学地处理“热岛效应”将有利于生活在城市里的人们，处理不好既影响城市的生活质量，又不利于污染物的驱散。

北京气象局的研究人员，利用先进的气球探空技术和数值模拟分析，对北京市进行了城市尺度的探测，专家对2000年和2010年进行了量化分析：自1980年以来，经过20年的飞速发展，到了2000年，建筑物不断地升高，热岛面积明显扩大，驱散污染物需要36分钟；2010年，依据北京市的总体规划，增加环城绿化带的建设，热岛面积缩小到接近于1980年的面积，而自身净化的能力也缩短在30分钟以内完成。

实际上城市热岛还遭遇一个夜间杀手——逆温层。它往往出现在日落之后，消失在日出之前那些大多数的无风日子里。这个无色透明的大气罩将污染物笼罩在城市的上空，久久不能散去，直接影响大气质量。热岛环流就像锅盖一样将城市罩住，使城市闷热。

白天，城市的气温被太阳和热岛环流“加热”升高，日落以后，城市失去了太阳烘烤，地表空气温度也会迅速地降下，那些白天蓄了热的“加热炉”还继续散发着剩余的热量，这些余热以极其缓慢的速度加热着冷空气，通过分子之间的相互接触，一个一个地传送着热量，这种分子间加热的地表气温比起200～300米高的气温还是凉了很多，因此出现的上升气流不是释放热量、逐渐降温，而是逐渐升温，于是形成了逆温层。逆温层如同一床巨大的被子悬浮在城市和郊区的上空，它抑制着空气的上下流动，也阻挡了乡村风的涌入。在这个穹顶形的温盖下面，那些本该被稀释的污染物越来越多地堆积在我们的周围。

在我国辽阔的版图上，身受“逆温层”之苦的城市不乏其例。甘肃省兰州市被群山环抱着，这里是一个几乎封闭的河谷盆地，东西狭长，南北较窄，黄河从中间穿过。受蒙古高压的控制，兰州市区风速小，天气稳定。特别是冬季，无风天出现的频率很高，降水量又少，干、热尤为突出，市区的热岛效应表现极强；厚厚的逆温层，如同锅盖一般，严严实实地罩在兰州城的上空，流通不起来的空气，没有能力稀释扩散被污染的大气。为此兰州市政府把“蓝天工程”放在城市规划建设的首位，加强城市绿化的建设，改变燃料构成和供热方式，用电、液化石油气、天然气等取代烟煤，大力开发利用以太阳能为主的新能源，减少不必要的人为污染。

针对兰州市常年刮东风的特点，有专家大胆提议：通过改变这里的地形，增加通风量。将东部峡口附近的山头削平，并填入沟内，这样不足1千米的东部峡口被拓宽为4千米左右的平坦地区，盛行的东风被引进了市区，大大地改善市区的通风条件，降低热岛效应，改善逆温层的持续时间，减少大气污染。

对于城市热岛，只有当乡村风大范围的风速达到3米/秒以上时，才能加速城乡的热力环流，减轻城市空气的混浊程度，给城市不断注入清新凉爽的清风。要实现这个目标，大面积的设置绿地，不断地增加城市的透水面积，才能改善城市局部区域气候环境，减缓城市的“热岛效应”。

绿色植物与气温调节

绿色植物有调节气温的作用，常常被人称为“绿色空调”。绿色植物，尤其是树木在夏天进行光合作用和蒸腾作用的速度比较快，能迅速把水分释放到空气中，水分的蒸发带走了热量，草地或森林里就凉快下来了。

冬天，绿色植物的光合作用和蒸腾作用都慢吞吞的，热量很难散发出去，而且阳光直射进落叶或干枯的草地，也能增加地面温度。所以草地上或森林里会比较暖和。绿色植物不仅能调节自身的温度，还起到调节周围环境气温的作用。所以，绿色植物被人们称为大自然的“绿色空调”。

Answer 2

Answer 3

热岛效应（Urban Heat Island Effect）是指一个地区的气温高于周围地区的现象。用两个代表性测点的气温差值（即热岛强度）表示。主要有城市热岛效应和青藏高原热岛效应两种。
热岛效应是由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而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特征之一。

Answer 4