熱島效應是自1960年代開始,在世界各地大城市所發現的一個地區性氣候現象。中心的高溫區就象突出海面的島嶼,所以就被形象地稱為熱島。常見的是城市熱島效應,即城市氣溫高於郊區氣溫的現象。另外還有非城市熱島效應,如青藏高原的熱島效應等。
釋義
在近地面等溫線圖上,郊區氣溫相對較低,而市區則形成一個明顯的高溫區,如同出露水面的島嶼,被形象的稱之為「城市熱島」。城市熱島中心,氣溫一般比周圍郊區高1℃左右,最高可達6℃以上。在城市熱島作用下,近地面產生由郊區吹向城市的熱島環流。城市熱島增強空氣對流,空氣中的煙塵提供了充足的水汽 凝結核,故城市降水比郊區多。對歐美許多大城市研究發現,城市降水量一般比郊區多5%~10%。
成因
氣候條件是造成城市熱島效應的外部因素,而城市化才是熱島形成的內因。一般認為熱島成因有三:
一是城市與郊區地表面性質不同,熱力性質差異較大。城區反射率小,吸收熱量多,蒸發耗熱少,熱量傳導較快,而輻射散失熱量較慢,郊區恰相反
二是城區排放的人為熱量比郊區大
三是城區大氣汙染物濃度大,氣溶膠微粒多,在一定程度上起了保溫作用。
大氣汙染在城市熱島效應中起著相當複雜特殊的作用。來自工業生產、交通運輸以及日常生活中的大氣汙染物在城區濃度特別大,它像一張厚厚的毯子覆蓋在城市上空,白天它大大地削弱了太陽直接輻射,城區升溫減緩,有時可在城市產生「冷島」效應。夜間它將大大減少城區地表有效長波輻射所造成的熱量損耗,起到保溫作用,使城市比郊區「冷卻」得慢,形成夜間熱島現象。
青藏高原熱島效應
近代地理學的開創者之一、德國科學家洪堡1799-1804年間在南美洲安第斯山脈考察時發現,赤道附近的高山雪線,比中緯度的青藏高原許多高山的雪線低200米左右。例如:貢嘎山西坡雪線高5100米左右,而靠近赤道的厄瓜多 基多附近的高山雪線僅約4800米多一些。這不符合常理:由於赤道地區熱量較高,高山雪線通常應該從赤道向兩極遞降,到極地附近降至海平面。 譚老師地理工作室綜合整理據此,洪堡提出了青藏高原的「熱島效應」理論:對流層大氣的主要直接熱源是地面,或稱「下墊面」,青藏高原由於下墊面大面積抬升,(相當於把「火爐」升高),故其熱量較同緯度、同海拔高度的其它地區高得多,甚至比赤道附近的同海拔地區也要高得多。 青藏高原的「熱島效應」對環境的多要素影響極大,如冰川、生物等。例如,貢嘎山南坡的垂直自然帶和緯度相當的峨眉山相比豐富得多,許多樹木的分布界線也設於峨眉山,就是這個原理。
防止方法
1.選擇高效美觀的綠化形式、包括街心公園、屋頂綠化和牆壁垂直綠化及水景設置,可有效地降低熱島效應,獲得清新宜人的室內外環境。
2.居住區的綠化管理要建立綠化與環境相結合的管理機制並且建立相關的地方性行政法規,以保證綠化用地。
3.要統籌規劃公路、高空走廊和街道這些溫室氣體排放較為密集的地區的綠化,營造綠色通風系統,把室外新鮮空氣引進室內,以改善小氣候。
4.應把消除裸地、消滅揚塵作為城市管理的重要內容。除建築物、硬路面和林木之外,全部地表應為草坪所覆蓋,甚至在樹冠投影處草坪難以生長的地方,也應用碎玉米秸和鋸木小塊加以遮蔽,以提高地表的比熱容。
5.建設若干條林蔭大道,使其構成城區的帶狀綠色通道,逐步形成以綠色為隔離帶的城區組團布局,減弱熱島效應
在現有的條件上,應考慮
1.控制使用空調器,提高建築物隔熱材料的質量,以減少人工熱量的排放;改善市區道路的保水性性能。
2.建築物淡色化以增加熱量的反射。
3.提高能源的利用率,改燃煤為燃氣。
4.此外, 「透水性公路鋪設計劃」,即用透水性強的新型柏油鋪設公路,以儲存雨水,降低路面溫度。
5.形成環市水系,調節市區氣候。
與熱島效應通常是相伴存在的。由於城市的主體為連片的鋼筋水泥築就的不透水下墊面,因此,降落地面的水分大部分都經人工鋪設的管道排至他處,形成徑流迅速,缺乏天然地面所具有的土壤和植被的吸收和保蓄能力。因而平時城市近地面的空氣就難以像其他自然區域一樣,從土壤和植被的蒸發中獲得持續的水分補給。這樣,城市空氣中的水分偏少,溼度較低,形成孤立於周圍地區的"幹島"。
這是因為在市內由於大面積路面硬化等造成水泥覆蓋區域廣、建築物多等下滲至土壤中少,排水設施好,都造成儲水面少,同時由於排水設施好,積水存留時間相對較短,導致地面的可蒸發量少,因此進入低空大氣的水汽少,城市空氣中的水分偏少,溼度較低,形成孤立於周圍地區的"幹島",並形成城市的幹島效應。
城市熱島效應是受多種因素所控制的,系統天氣狀況是決定性因素;其次是土地利用構成,其中建築率和綠地率關係重大;取樣日期、地點的不同,對調查結果有一定影響。
幹島效應指的是城市空氣溼度較小,也就是說城市的蓄水能力較差造成的。如果更簡單的去理解,可以如下:空氣中的水分大部分是通過蒸發和蒸騰得到的(水輸送也得需要蒸發蒸騰將液態水轉化為氣態水),城市中的地表水體相對較少,植被也相對稀少,實際蒸發和蒸騰的量並不算大,所以空氣中的水分相對植被覆蓋較好的區來說算是比較少的。大氣汙染:幹島效應造成城市大氣相對溼度降低,大氣穩定度提高,底部大氣不易與高層發生對流,城市汙染物集中於城市下墊面區域,造成持續的大氣汙染,形成PM2.5的灰霾天對人體造成危害。
城市熱汙染:由於蒸發減少開成幹島,水蒸髮帶走的潛熱減少,形成城市大氣熱島,伴生熱島效應,加劇城市熱汙染。
增加植被、增加分散水域、增加人工噴泉和噴霧設備、增加樓頂綠化與噴水系統、增加道路雨水收集與蒸發補償系統。
實際上呢,幹與溼並不是簡單地指下雨或沒下雨,所以兩者也並不是相互矛盾的哦~
幹島效應,指的是城市空氣的溼度較小,歸根結底,是城市的蓄水能力較差。
我們知道,空氣中的水分,大部分是通過蒸發和蒸騰得到的。城市中的地表水體相對較少,植被也相對稀少,實際蒸發和蒸騰的量並不算大,所以空氣中的水分相對植被覆蓋率較好的郊區來說算是比較少的,故名為「幹島」
雨島效應是指大城市內高層建築使空氣循環bai不暢,盛夏空調、汽車尾氣加重熱量超常排放使城市上空形成熱氣流且越積越厚,最終導致形成降水的現象。隨著城市規模不斷擴大、人口不斷增長、人類活動加劇、城市的生產活動和特殊地面結構共同作用於大氣,使大氣邊界層的特性發生變化,從而使得雨島效應加劇、城市降水量增大。峰高量大的暴雨導致洪水機會增大,加劇了城市的防洪壓力。研究證實,大城市及其下風向「雨島效應」明顯。由於「雨島效應」集中出現在汛期和暴雨之時,這樣易形成大面積積水,甚至形成城市區域性內澇。
「雨島效應」是如何形成的呢?專家解釋稱,大城市高樓林立,空氣循環不暢,加之盛夏時節,建築物空調、汽車尾氣更加重了熱量的超常排放,使城市上空形成熱氣流,熱氣流越積越厚,最終導致降水形成:大城市大氣環流較弱,由於城市熱島所產生的局地氣流的上升有利於對流性降水的發生、發展,城區空氣中凝結核多,大核(如硝酸鹽)存在時有促進暖雲降水作用,同時城市的下墊面粗糙度大使其降水雨系減慢,延長城區降水時間。以上因素共同作用,就會形成「雨島效應」。
觀測事實和理論分析表明,城市化有使城市雲量增多的效應,低雲量的增加更為明顯。歷史資料顯示,城市雲量有隨城市的發展而逐漸增多的趨勢。城市和郊區農村的低雲量表現出明顯的差異。
導致市區雲量特別是低雲量比郊區農村多的原因主要有:
① 城市的熱島效應產生的熱島環流使市區內的上升氣流加強,有利於雲的形成。
② 城市空氣中含有較多的凝結核,儘管絕對溼度小,但吸溼性凝結核的增多仍然有利於雲的形成。
③ 城市的摩擦阻礙作用使得鋒面、切變線等天氣系統在市區的移速減慢,雲層在市區滯留時間加長;建築物加大了空氣的被迫抬升,有利於雲,特別是低雲的增加。
城市化對降水的影響,在理論機制的研究方面尚存在某些爭論;但近年來的觀測事實表明,在市區及城市下風方的地區(距市中心幾十公裡),有降水量增多的現象。根據上海汛期(5~9月)平均降水量分布圖,最大降水量中心位於市區,向外逐漸減小,市中心的降水比郊區多約60mm。其他城市也觀察到相同的結果,有人將這種現象稱之為「雨島」。
現在美國方面的研究證實,大城市及其下風向「雨島效應」明顯。由於「雨島效應」集中出現在汛期和暴雨之時,這樣易形成大面積積水,甚至形成城市區域性內澇。
城市市區雷暴和雹暴的出現次數也比郊區多,這是因為市區受城市化的影響,發生強對流的機會要比郊區農村多。
形成城市「雨島」的原因與形成城市雲量增多的原因基本相同,但降水需要有更強的上升運動和冰核存在。
最後歸納:現在知道了吧,雨島效應是指在城市熱島環流的推動下,因為水汽上升引起的,這種降水有的稱其為城市雨。城市化導致的雨島效應弊大於利, 雨島效應集中於暴雨和汛期,易形成大面積積水甚至區域性內澇,加劇了城市防洪排澇壓力。增大的雨洪將使流域侵蝕加強,非點源汙染加大,使受納水體的汙染情況惡化及河道蓄水池淤積加速。城市化引發降雨量的變化及其影響後果對城市經濟生活不利。
只有在城市規劃中增強環保意識、認清建設和發展生態城市的重要性、適當安排不同土地利用區位置,才有可能減小影響程度。需要在城市規劃中加以調整,保證綠地在城市中所佔有的比例。城市規劃法應當對這樣的問題做出相應的法律規範:對在城市規劃中的綠地面積做出明確的要求,並對破壞綠地和城市水體的行為給予相應的法律制裁;同時,還需要對各種熱源的布局做出合理規劃的要求。要降低「雨島效應」,一是要減少「熱島效應」;二是要儘可能減少城市建築物的高度集中;三是要減少城市空氣汙染,以減少城區空氣中凝結核。
雨島又是什麼呢?城市常常產生-種特別的降水,這是在城市熱島環流的推動下,水汽迅速上升弓|起的。也叫城市雨。
城市雨的形成主要依靠兩點:
-是城市中豐富的塵埃。這為降水提供了充足的凝結核。這凝結核是啥玩意兒?實際上,我們 看見的雨滴中都藏著一粒小小的灰塵。水汽凝結的時候,會附著在某個固體上面,而灰塵這般大小的事物便是不二之選。這些作為雨滴附著的固體便被成為凝結核。
二是城市排放的熱量,這些熱量使得城市較為安靜穩定的大氣迅速上升,雖然空氣中水分含量 並不算多,但是迅速的上升則讓這些水汽迅速遇冷,在一定的高度 ,水汽便附著在塵埃上,形成雲,水滴越積累越多,重動向下作用,便形成了雨。
由此,雨島效應便產生了。
所以,幹島效應與雨島效應並非矛盾,更何況,他們的產生或多或少都有些共同點,從這兩者效應的產生與發展,我們可以看出城市的一些環境狀況,由此,我們便能對城市生態有更深入的認識。
所以要,愛護環境多種樹!
溼島的種類有凝露溼島、雨天溼島、霧天溼島、結霜溼島和雪天溼島等。市區夜間經常出現凝露溼島,天氣穩定又無低雲、風速較小的夜間,郊區降溫快,結露多,空氣中水汽大量析出,水汽壓即迅速降低;市區因熱島效應,氣溫較高,結露量較少,空氣中水汽壓高於郊區,形成城市溼島。上午溫度上升後,露水蒸發,郊區空氣中溼度迅速增加,市區轉為幹島。凝露溼島以8月最多,7月和10月其次,4月和1月較少。雨天溼島是降雨時及停雨後,因市區熱島效應使蒸發量比郊區大,空氣中水汽含量比郊區多。雨天溼島以4月最多,7月次之,8、10兩月再次之,1月最少。
霧天溼島常是在有霧時,霧滴與周圍空氣間進行水分交換,市區較暖,飽和水汽壓較高,能容納的水汽量較郊區為多,形成霧天溼島。結霜溼島是市區有強熱島時,結霜量小於郊區,空氣中的水汽壓比郊區大,形成結霜溼島。雪天溼島的形成與雨天溼島相似,但因氣溫低、熱島效應小和風速稍大等,其溼島強度較弱。
所謂「霧島效應」,原因主要是城市顆粒汙染物增加,凝結核過多,引起霧日的增加。如倫敦為國際著名的霧都,重慶為我國的霧都,除了自然條件的原因外,城市霧島效應也是重要因素。
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