城市“热岛”现象的调查与研究

作者: 那方舟吉林市第一中学

现代化城市里,布满高楼大厦、公用设施,也不乏林立的烟囱和纵横交错的柏油路,这样的设施多半导热性好,受热传热快。白天,在太阳辐射下,结构面迅速升温,滚烫的路面、墙壁、屋顶把高温很快传给大气;日落后,加热的地面建筑物仍缓慢向空气散热。此外,由于人口密集并不断增长,能源用量激增,夏季用冷却水、冷气的排热,运输量的增大,汽车排气引起的高温化,被污染的大气的蓄热作用等等也使城市气温上升。于是,众多的城市就犹如一个个“热岛”,散布在这广阔的大地上。

“热岛”现象是一个很复杂的现象,影响它的因素很多,各因素也相互关联。我们将城市分为城区和郊区两大部分。在城区中又分为居民区、道路、工业区三部分。为了更好的说明问题,居民区又选择了近工业区的,近文教区的,近郊区的三种类型。为了研究自然环境调节气温的能力,我们又选取了草地、高大乔木林、水域作为研究对象,我们对各个区域分别选定两个相距较远的地点收集温度数据,每天测定三次。然后,将收集到的数据求出算术平均值,进行比较。下面是根据数据整理的图表及分析。

一、城市

图1

在市区中,工业区的气温最高,约比其它城区高1.0～2.1℃,见图1。另外,人口密集的居民区和车辆川流、行人来往的道路也成为了城市的热源。而居民区由于取暖做饭等向外散热,但因其影响相对较小,所以气温最低。据联合国环境规划署调查表明,在散热量比较中,有如图2所示数据。由此可以看出,工业是散热升温的主要来源。

散热量比较图(1—工业,2—交通运输,3—居民生活及商业活动)

图2

图3

图4

让我们来具体看一看城市居民区的温度。从建筑物的墙壁来看,它的温度确实很高,达到当日测量的最高点(见图3),并且在正午时墙壁和气温差别最大。(由图4居民区壁温与气温比较可见,它们的平均温度相差也是很大的。)这是因为此时太阳辐射最强烈,由于热力学性质的不同,墙壁温度升高相对它周围的空气显著,蓄积了大量的热量,这是造成“热岛”现象的直接原因。城市建筑接受热量的方式为:先大量吸收,接着迅速增温,然后向四周传热。

我们还可以发现这里同样体现了城市“热岛”热源的影响。位于江北工业区附近的居民区由于受其影响,温度显然高于其余的地方,约高1.9～2.5℃。而河南街地区由于人口密集,商业发达,温度比较为偏远的丰满地区要高,见图5。

图5

根据以上种种分析,我们不难得出这样的结论:确实存在城市“热岛”现象,“热岛”现象源自城市钢石结构对于太阳能的吸收及工厂的生产,城市居民的生活和交通工具的使用。

二、自然环境

对我们测得的自然环境的数据,可明显的发现它的平均温度较低,温差较小,这其中高大乔木区表现最明显,温差只有7.2℃ (城市平均值为10.5℃),且正午的气温比其它地方都低,草地高度小,叶片小,数量少,效果自然差些。水的体积大,热容大,温度变化比较难,因而也能起到调温作用。这就告诉我们,绿色植物和水域确有调温的能力,这种能力虽然产生机理不同,但是都表现为它们使温度变化缓慢,且变化幅度小。绿色植物接受热量后,并不辐射,而是转化为提供其自身生活的化学能、生物能。这种能量的转化不仅对于热量减少有益,而且它生成的新能量和物质又是大自然生态平衡的重要组成部分。这就启示我们可以利用绿色植物和水域来调节城市气温,削弱或消除那些钢石结构及人群生产生活对温度的影响。

图6

三、设想

我们认为,理想中的城市应具有以下特点:

1.以林带作为规划城市的手段,作为城市的框架,辅以草地、灌木、花卉、水域作为美化城市、净化城市空气、增添城市色彩的方式。在市中心建立大面积的林区,市边沿建立方圆数十平方公里乃至数百平方公里的树林,将市中心与市郊用林带连接,把城市连成网络,将城市“大热岛”划分为一个个“小热岛”,采取既逐个击破,又整体治理的方法,消除“热岛”效应。

2.在规划城市的时候,应根据不同的区域的特点合理安排,各区域相对集中,特别处理好工厂与其它地区的关系,这不仅是消除“热岛”效应的关键,也是解决城市许多其它环境问题的关键所在。

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