城市化 热岛效应研究

摘要:改革开放以来,我国社会经济蓬勃发展,随之而来的是城市化的进程不断推进。城市化为世界各国的经济发展带来了很大的机遇,但机遇与挑战是并存的。城市热岛效应为地区环境问题中最为突出的现象之一,使传统城市发展模式走向了困境。城市热岛效应,通俗地讲就是城市化的发展,导致城市中的气温高于外围郊区的这种现象。

我国城市化已经初具规模,但是环境问题还是依然相当严峻。城市的很多自然景观被钢筋水泥代替,影响了生物的多样性造成资源的浪费;城市人口的急剧增加使生活垃圾的排放量增大,甚至超过了环境的承载能力而造成环境的失调。城市热岛,使本来就脆弱的城市环境更加的不堪一击。解决环境问题和城市化之间矛盾的途径,则是城市可持续发展模式。

关键词:城市化 热岛效应 环境问题 可持续发展

一、城市热岛效应的概述及现状

在气象学近地面大气等温线图上,郊外的广阔地区气温变化很小,如同一个平静的海面,而城区则是一个明显的高温区,如同突出海面的岛屿,由于这种岛屿代表着高温的城市区域,所以就被形象地称为城市热岛。在夏季,城市局部地区的气温,能比郊区高6℃甚至更高,形成高强度的热岛。道路及其他基础设施逐步替代空旷地带和植被,导致城市的温度高于周边郊区的温度。

当前许多城市正在经历城市热岛效应,一座一百万人口以上的城市,其中心城区温度通常高出外围郊区温度1―3℃。目前东京、上

海等亚洲大城市的热岛效应已十分明显,上海自1873年有气象观测记录至今130多年年平均气温上升了1.4 ℃,特别是近10年来年平均气温上升了0.5℃,远远大于全球平均气温上升水平。

二、城市热岛效应的产生原因

近年来,随着城市建设的高速发展,城市热岛效应也变得越来越明显。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,各种建筑墙面等,改变了下垫面的热力属性,这些人工构筑物吸热快而热容量小,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,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。 此外,城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。随着城市化的发展,城市人口的增加,城市中的建筑、广场和道路等大量增加,绿地、水体等却相应减少,缓解热岛效应的能力被削弱。

当然,城市中的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射,产生温室效应,从而引起大气进一步升温。

三、热岛效应带来的不利影响

城市热岛反映的是一个温差的概念,只要城市与郊区有明显的温

差,就可以说存在了城市热岛。因此,一年四季都可能出现城市热岛。但是,对于居民生活的影响来说,主要是夏季高温天气的热岛效应。医学研究表明,环境温度与人体的生理活动密切相关,环境温度高于28℃时,人们就会有不舒适感;温度再高就易导致烦躁、中暑、精神紊乱;气温高于34度,并且频繁的热浪冲击,还可引发一系列疾病,特别是使心脏、脑血管和呼吸系统疾病的发病率上升,死亡率明显增加。此外,高温还加快光化学反应速率,从而使大气中O3浓度上升,加剧大气污染,进一步伤害人体健康。

在“热岛效应”的作用下,城市中每个地方的温度并不一样,而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内,空气密度小,气压低,容易产生气旋式上升气流,使得周围各种废气和化学有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害作用下,高温区的居民极易患上消化系统或神经系统疾病,此外,支气管炎、肺气肿、哮喘、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病人数也有所增多。

严重的城市热岛效应不但影响了人们正常的生活和工作,还成为人们生活质量进一步提高和城市进一步发展的制约因素。因此,研究削减城市热岛效应的技术方法,采取各种措施缓解热岛效应的影响,对于提高人们的生活质量,维持城市可持续发展具有重要的意义。

四、应对热岛效应的城市化途径及其对策

应对热岛效应的城市化战略途径,应该以城市可持续发展为战略目标,政府为主导,企业为主体,全民参与。

1. 提高城市绿地覆盖率

城市绿化,对于降低城市热岛效应强度,改善城市气候条件极其重要。安排足够的绿地,值得注意的是不能单纯追求绿地面积,更要注重增加绿地量,形成一定的复合植物生态群落,达到相对稳定的绿地覆盖,提高绿地的空间利用率。最后,发展城市垂直绿化,建造“屋顶花园”、“绿色墙面”等,使绿化向立体化扩展;还可以利用CFD (计算流体力学技术)等改善城市建筑通风环境,安排河道形成风道,力求最大限度地减小热岛效应。

2. 鼓励环保产业发展、鼓励环保产品使用 对于高消耗、高污染、高排放的产业,政府应该实施环境税收政策,或者给予政策上的优惠和补贴鼓励其向环保型产业转变。通过政策和法规等引导碳排放少的新兴产业的兴起和发展,发展环保经济。拨款补贴有绿色标签的产品的销售商,使消费者购买这类产品时能享受到价格优惠,从而消费者将会自觉地使用绿色产品。政府在绿色产业的发展和绿色消费的促进两方面的引导作用,将有助于工业生产和居民生活废热排放的减少,从而减轻热岛效应,同时减少碳排放量,缓解气候变暖。

3. 对新技术和新能源进行开发

一方面,在市场经济条件下,浪费资源、污染环境的落后企业,如果不以清洁技术取代资源耗损高、污染重的传统生产方式,是必将被市场淘汰的。另一方面,企业的社会责任也要求其减小对环境的污染。因此,在国际碳排放市场已经逐步形成,环境问题已经受到全球高度重视,世界范围内经济增长方式转变的背景下,企业必须进行新

技术的开发、模仿,新能源的寻找、使用,才能在激烈的竞争中求得长远的生存发展,同时为减少碳排放、热排放做出应有的贡献。因此,减少热排放的新技术和新能源的开发将是企业实现自身优化升级和减小城市热岛效应实现其企业责任的重要途径。

4. 大力提倡公共交通

目前,相对于发达国家来说中国家庭小汽车拥有比例较低,但我国人口众多,小汽车潮的趋势对我国城市的冲击将是巨大的。私家车是不符合碳减排、减缓热岛效应的城市可持续发展目标的。因此,在交通上更多地依赖公共交通将是城市化可持续发展的必然选择。如果大家都选用地铁、公交等集体交通运输工具出行,那么仅仅在交通运输模式上就可较好地实现减排目标。

综上所诉,我们应当尽其所能减少对环境的破坏,减低热岛效应带来的危害。让低能源、低消耗、低开支、低代价的生活方式,成为每个人的生活理念和消费模式。减少环境污染,促进社会和谐,走可持续发展的道路,这需要我们每一位公民的力量。

参考文献:

1 钱再见:新世纪中国城市化道路的战略选择,教学与研究,2001.11

2 转引自张二勋:试论中国的城市化道路,地域研究与开发,2002.1

3 卢大远, 万远翔等著. 城区热环境污染. 武汉市环境质量报告书(一九八六年~一九九零年度)

4 姚润明,李百战等. 可持续城市与建筑设计[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2006

5 转引自姚文强:关于中国城市化问题的思考,南方经济,2001.8 6 钱再见:新世纪中国城市化道路的战略选择,教学与研究,2001.11

摘要:改革开放以来,我国社会经济蓬勃发展,随之而来的是城市化的进程不断推进。城市化为世界各国的经济发展带来了很大的机遇,但机遇与挑战是并存的。城市热岛效应为地区环境问题中最为突出的现象之一,使传统城市发展模式走向了困境。城市热岛效应,通俗地讲就是城市化的发展,导致城市中的气温高于外围郊区的这种现象。

我国城市化已经初具规模,但是环境问题还是依然相当严峻。城市的很多自然景观被钢筋水泥代替,影响了生物的多样性造成资源的浪费;城市人口的急剧增加使生活垃圾的排放量增大,甚至超过了环境的承载能力而造成环境的失调。城市热岛,使本来就脆弱的城市环境更加的不堪一击。解决环境问题和城市化之间矛盾的途径,则是城市可持续发展模式。

关键词:城市化 热岛效应 环境问题 可持续发展

一、城市热岛效应的概述及现状

在气象学近地面大气等温线图上,郊外的广阔地区气温变化很小,如同一个平静的海面,而城区则是一个明显的高温区,如同突出海面的岛屿,由于这种岛屿代表着高温的城市区域,所以就被形象地称为城市热岛。在夏季,城市局部地区的气温,能比郊区高6℃甚至更高,形成高强度的热岛。道路及其他基础设施逐步替代空旷地带和植被,导致城市的温度高于周边郊区的温度。

当前许多城市正在经历城市热岛效应,一座一百万人口以上的城市,其中心城区温度通常高出外围郊区温度1―3℃。目前东京、上

海等亚洲大城市的热岛效应已十分明显,上海自1873年有气象观测记录至今130多年年平均气温上升了1.4 ℃,特别是近10年来年平均气温上升了0.5℃,远远大于全球平均气温上升水平。

二、城市热岛效应的产生原因

近年来,随着城市建设的高速发展,城市热岛效应也变得越来越明显。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,各种建筑墙面等,改变了下垫面的热力属性,这些人工构筑物吸热快而热容量小,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,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。 此外,城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。随着城市化的发展,城市人口的增加,城市中的建筑、广场和道路等大量增加,绿地、水体等却相应减少,缓解热岛效应的能力被削弱。

当然,城市中的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射,产生温室效应,从而引起大气进一步升温。

三、热岛效应带来的不利影响

城市热岛反映的是一个温差的概念,只要城市与郊区有明显的温

差,就可以说存在了城市热岛。因此,一年四季都可能出现城市热岛。但是,对于居民生活的影响来说,主要是夏季高温天气的热岛效应。医学研究表明,环境温度与人体的生理活动密切相关,环境温度高于28℃时,人们就会有不舒适感;温度再高就易导致烦躁、中暑、精神紊乱;气温高于34度,并且频繁的热浪冲击,还可引发一系列疾病,特别是使心脏、脑血管和呼吸系统疾病的发病率上升,死亡率明显增加。此外,高温还加快光化学反应速率,从而使大气中O3浓度上升,加剧大气污染,进一步伤害人体健康。

在“热岛效应”的作用下,城市中每个地方的温度并不一样,而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内,空气密度小,气压低,容易产生气旋式上升气流,使得周围各种废气和化学有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害作用下,高温区的居民极易患上消化系统或神经系统疾病,此外,支气管炎、肺气肿、哮喘、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病人数也有所增多。

严重的城市热岛效应不但影响了人们正常的生活和工作,还成为人们生活质量进一步提高和城市进一步发展的制约因素。因此,研究削减城市热岛效应的技术方法,采取各种措施缓解热岛效应的影响,对于提高人们的生活质量,维持城市可持续发展具有重要的意义。

四、应对热岛效应的城市化途径及其对策

应对热岛效应的城市化战略途径,应该以城市可持续发展为战略目标,政府为主导,企业为主体,全民参与。

1. 提高城市绿地覆盖率

城市绿化,对于降低城市热岛效应强度,改善城市气候条件极其重要。安排足够的绿地,值得注意的是不能单纯追求绿地面积,更要注重增加绿地量,形成一定的复合植物生态群落,达到相对稳定的绿地覆盖,提高绿地的空间利用率。最后,发展城市垂直绿化,建造“屋顶花园”、“绿色墙面”等,使绿化向立体化扩展;还可以利用CFD (计算流体力学技术)等改善城市建筑通风环境,安排河道形成风道,力求最大限度地减小热岛效应。

2. 鼓励环保产业发展、鼓励环保产品使用 对于高消耗、高污染、高排放的产业,政府应该实施环境税收政策,或者给予政策上的优惠和补贴鼓励其向环保型产业转变。通过政策和法规等引导碳排放少的新兴产业的兴起和发展,发展环保经济。拨款补贴有绿色标签的产品的销售商,使消费者购买这类产品时能享受到价格优惠,从而消费者将会自觉地使用绿色产品。政府在绿色产业的发展和绿色消费的促进两方面的引导作用,将有助于工业生产和居民生活废热排放的减少,从而减轻热岛效应,同时减少碳排放量,缓解气候变暖。

3. 对新技术和新能源进行开发

一方面,在市场经济条件下,浪费资源、污染环境的落后企业,如果不以清洁技术取代资源耗损高、污染重的传统生产方式,是必将被市场淘汰的。另一方面,企业的社会责任也要求其减小对环境的污染。因此,在国际碳排放市场已经逐步形成,环境问题已经受到全球高度重视,世界范围内经济增长方式转变的背景下,企业必须进行新

技术的开发、模仿,新能源的寻找、使用,才能在激烈的竞争中求得长远的生存发展,同时为减少碳排放、热排放做出应有的贡献。因此,减少热排放的新技术和新能源的开发将是企业实现自身优化升级和减小城市热岛效应实现其企业责任的重要途径。

4. 大力提倡公共交通

目前,相对于发达国家来说中国家庭小汽车拥有比例较低,但我国人口众多,小汽车潮的趋势对我国城市的冲击将是巨大的。私家车是不符合碳减排、减缓热岛效应的城市可持续发展目标的。因此,在交通上更多地依赖公共交通将是城市化可持续发展的必然选择。如果大家都选用地铁、公交等集体交通运输工具出行,那么仅仅在交通运输模式上就可较好地实现减排目标。

综上所诉,我们应当尽其所能减少对环境的破坏,减低热岛效应带来的危害。让低能源、低消耗、低开支、低代价的生活方式,成为每个人的生活理念和消费模式。减少环境污染,促进社会和谐,走可持续发展的道路,这需要我们每一位公民的力量。

参考文献:

1 钱再见:新世纪中国城市化道路的战略选择,教学与研究,2001.11

2 转引自张二勋:试论中国的城市化道路,地域研究与开发,2002.1

3 卢大远, 万远翔等著. 城区热环境污染. 武汉市环境质量报告书(一九八六年~一九九零年度)

4 姚润明,李百战等. 可持续城市与建筑设计[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2006

5 转引自姚文强:关于中国城市化问题的思考,南方经济,2001.8 6 钱再见:新世纪中国城市化道路的战略选择,教学与研究,2001.11


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