城市熱島受各種因素的影響，這些因素究竟各起什么作用?南京信息工程大學(xué)大氣環(huán)境中心的一項(xiàng)最新研究，首次量化了不同因素對(duì)城市熱島效應(yīng)的影響，認(rèn)為城市的當(dāng)?shù)貧夂虮尘皩?duì)于“熱島效應(yīng)”的影響要大得多，這打破了人們此前關(guān)于城市熱島效應(yīng)的不少“定論”。
該研究成果發(fā)表在2014年7月10日最新一期的《Nature》雜志上，并被《Nature》雜志的“News & Views”欄目選為該期的亮點(diǎn)文章，同時(shí)引起了美國(guó)發(fā)行量最大的報(bào)紙《USA TODAY》和《Los Angeles Times》等海外媒體的高度關(guān)注。
城市越大熱島效應(yīng)就越明顯?
城市熱島效應(yīng)這一現(xiàn)象一直備受關(guān)注。過(guò)去認(rèn)為熱島效應(yīng)出現(xiàn)的原因通常是由于城市植被覆蓋減少，使得蒸散耗熱減小，因此人們也一直認(rèn)為“熱島效應(yīng)”的強(qiáng)度主要受城市結(jié)構(gòu)控制，比如城市大小、建筑物高度、人口密度等。
城市越大，人口越多，建筑規(guī)模體量越大，熱島效應(yīng)就越明顯嗎?為此南京信息工程大學(xué)大氣環(huán)境中心首席科學(xué)家李旭輝教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)，利用地表溫度及植被覆被的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)并結(jié)合氣候模式對(duì)北美地區(qū)的65個(gè)城市進(jìn)行了分析，首次量化了不同因素對(duì)城市熱島效應(yīng)的影響。
根據(jù)他們的研究，城市變熱的主導(dǎo)因素其實(shí)是因?yàn)槌鞘懈淖兞藢?duì)流過(guò)程中地面向大氣的熱量傳輸?shù)乃俣?、效率。在城市中，除了?duì)流效率和蒸發(fā)冷卻的變化外，包括建筑物、人行道，以及其他建筑結(jié)構(gòu)要比植被和土壤儲(chǔ)存更多的熱量;人類工業(yè)活動(dòng)所產(chǎn)生的熱量等也是引起城市熱島的主要原因。
該研究的另一個(gè)重要結(jié)論是，儲(chǔ)存在人造建筑內(nèi)熱量的釋放會(huì)對(duì)夜間的熱島效應(yīng)產(chǎn)生重要的貢獻(xiàn)。
濕潤(rùn)氣候下 熱島強(qiáng)度大得多
而同樣的兩個(gè)城市，放在不同的氣候背景條件下，它們所產(chǎn)生的熱島強(qiáng)度可能會(huì)大不同，濕潤(rùn)氣候區(qū)城市熱島強(qiáng)度要大很多。
研究表明，在濕潤(rùn)的氣候條件下，城市對(duì)流效率明顯下降，造成局地增溫。比如，同樣的兩個(gè)城市，一個(gè)建在半干旱氣候區(qū)，另一個(gè)建在濕潤(rùn)氣候區(qū),它們的熱島強(qiáng)度非常不一樣。在多雨潮濕的氣候區(qū)，對(duì)流效應(yīng)可能使城市白天的平均溫度上升3℃。
論文第一作者、大氣環(huán)境中心博士研究生趙磊認(rèn)為，地表粗糙度對(duì)城市熱島有重要影響。不同的地表類型，粗糙度不同，例如森林的粗糙度大于草地，更容易產(chǎn)生大氣的湍流運(yùn)動(dòng)，有助于地表的熱量向大氣擴(kuò)散，從而使地表氣溫下降。
趙磊解釋說(shuō)，濕潤(rùn)地區(qū)城郊植被多為樹林，地表粗糙，對(duì)流散熱效率高，相比之下，這些地區(qū)城市的對(duì)流效率下降了58%，造成熱島效應(yīng)。在半干旱地區(qū)，植物多為低矮的草地, 而城市景觀地表更為粗糙，對(duì)流散熱效率更高，會(huì)抑制熱島效應(yīng)，甚至造成“冷島效應(yīng)”。
淺色粉刷材料 可減緩熱島效應(yīng)
每一個(gè)都市中的人都為熱島效應(yīng)所累，而全球變暖和城市化的加劇，熱島效應(yīng)可能還更明顯。
對(duì)于如何緩解城市熱島效應(yīng)，李旭輝教授建議在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的過(guò)程中，選用反射率高的材料或進(jìn)行建筑表面粉刷，使更多的太陽(yáng)輻射被反射出城市空間，根據(jù)城市主導(dǎo)風(fēng)向進(jìn)行通風(fēng)廊道的設(shè)計(jì)以提高對(duì)流效率等因素，進(jìn)行城市合理布局。比如屋頂、路面、停車場(chǎng)等用淺色的材料，就可以有效減緩城市熱島效應(yīng)。美國(guó)芝加哥市在規(guī)劃中進(jìn)行反照率管理，已經(jīng)證實(shí)是一個(gè)可行的選擇，有利于緩解城市熱島效應(yīng)。經(jīng)歷了1995年的熱浪后，芝加哥市制定建筑規(guī)范，以促進(jìn)屋頂反射率的提高。從1995年至2009年，該市反照率增加了約0.02，有效地緩解了城市熱島效應(yīng)。