城市邊界層及熱島環(huán)島示意圖
擴大城市綠地面積
樓面墻體覆蓋植物
小區(qū)采用蜂窩狀路面
對于每一個在北京學(xué)習(xí)工作的人來說,，酷熱難耐的夏季總是一年之中最讓人難受的季節(jié),。也許你會感到奇怪，緯度并不低的北京在夏季總是高溫不斷,，專家多年研究后發(fā)現(xiàn),，“熱島效應(yīng)”是引發(fā)京城持續(xù)高溫的元兇之一,。
“熱島效應(yīng)”到底是怎樣一種物理現(xiàn)象？它又是如何深刻改變著北京的環(huán)境與氣溫,？曾對“熱島效應(yīng)”和北京氣候關(guān)系進行過深入研究的北京大學(xué)物理學(xué)院大氣科學(xué)系劉樹華教授向記者講述了“熱島效應(yīng)”的奧秘,。
現(xiàn)代都市的地表構(gòu)成讓能量吸收多散發(fā)慢，整個城市就像一個“熱島“,。
原來,，在我們所生活的這座現(xiàn)代化大都市里，地表是由水泥、混凝土和柏油馬路所組成,，而郊區(qū)的地表是由植被和土壤組成的,，兩者的熱量平衡特征存在顯著的差別。
城市特殊的地表使它吸收的陽光的熱量要大于土壤,，而且日益普及的空調(diào)等電器設(shè)備,、數(shù)以百萬的汽車以及各種人為的熱量，也因此而被超量吸收,。
所以城市地表對熱的儲存要遠遠大于市郊地區(qū),。加之城市的上空大氣比較混濁，溫室氣體含量較高,，明顯影響地面長波輻射的散失,，由此導(dǎo)致溫室效應(yīng)。于是在建筑密集的城市里其氣溫要明顯高于周邊的郊區(qū),，使城市就像一個“熱島”一般,。
劉教授告訴記者，由于地表的特征導(dǎo)致地表溫度升高,，空氣受熱后會形成熱氣流上升,，在大氣平衡作用的影響下，近郊等城市邊緣地區(qū)的空氣就下沉補充到空氣上升的區(qū)域中,，如此有上升有下沉,，就形成一個動力學(xué)的熱島環(huán)流。
熱島環(huán)流對城市降水有很大的影響,，通?？諝庠跍囟炔粩嗌仙龝r形成上升氣流，很容易形成對流型天氣,，從而導(dǎo)致市區(qū)降水強度增加,。在北京這種天氣的代表就是午后經(jīng)常發(fā)生雷陣雨。
北京熱島環(huán)流引發(fā)大氣污染進一步惡化,，就連西郊地區(qū)也沒能幸免,。
值得關(guān)注的是熱島環(huán)流在增加降水的同時，還使大氣污染進一步惡化,，在城市產(chǎn)生的污染通過環(huán)流進一步影響城市,。劉教授以北京三面環(huán)山的特殊地形下，介紹了熱島效應(yīng)的表現(xiàn)形式,。在白天,，同等高度市郊西北的山區(qū)接受的能量比平原區(qū)的多，溫度升高快,，在其上空會形成一個上升氣流,，繼而帶動平原氣流形成南風(fēng),，然后再影響到山區(qū)。到了夜間,，同高度的山區(qū)熱量損失要比平原快,，再加上人為熱島效應(yīng)，到晚上9點以后就轉(zhuǎn)成北風(fēng),，先從山區(qū)生成,，逐漸影響到城市。
所以北京一年四季都是晚上北風(fēng),，白天日出以后逐漸轉(zhuǎn)成南風(fēng),，晚上再逐漸轉(zhuǎn)成北風(fēng)，如此造成了一個區(qū)域氣候形成的問題,，這些污染物在深秋及冬季的時候,，白天送到山區(qū)存起來，在沒有大的天氣系統(tǒng)入境時,，污染物到了晚上10點會再被環(huán)流送回,。深秋和冬天季節(jié)如此連續(xù)五天后，北京的污染指數(shù)就達到五級了,。
劉教授指出,，如果在城市周圍全是平原的理想狀態(tài)下，城市的發(fā)展一定會導(dǎo)致熱島環(huán)流增強,。由于北京地形的特殊可能情況又會略有不同,，北京市區(qū)和郊區(qū)的溫差和壓力差造成了熱島環(huán)流的形成。根據(jù)北京大學(xué)物理學(xué)院大氣科學(xué)系碩士胡曉明數(shù)值模擬和觀測研究,，城市的中心和郊區(qū)地面溫度差6℃,，長期溫度相差1-2℃。北京不同城區(qū)溫度差別和區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展程度及人口有關(guān)系,，總體來看西部比東部的溫度要高,，七月14點的氣溫平均值海淀的溫度要比朝陽高1℃左右。
減輕熱島效應(yīng)必須減少大熱容量的地面面積,，增加綠化更是不能缺少,。
問及導(dǎo)致北京高溫災(zāi)害各種因素中，是熱島效應(yīng)是否起到關(guān)鍵作用,。劉教授表示，從全球變暖的增溫幅度來看,，十年才增加0.4℃左右,，所以就北京而言，全球氣溫變化的影響還是微乎其微的,。北京高溫災(zāi)害,，主要是高低溫自然變化周期中,，高溫年和北京熱島效應(yīng)迭加在一起的結(jié)果。所以采取有效的辦法治理熱島效應(yīng)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急,。
劉教授強調(diào),，城市要減緩城市熱島效應(yīng)，首先必須減少城市大熱容量的地面面積,。目前北京一般建筑是水泥結(jié)構(gòu),，路面是柏油馬路，它們吸收熱量很大,。其中柏油馬路的黑顏色反射率非常低,，所以在同樣區(qū)域，其吸收的熱量要大大高于顏色淺的地方,。
如果城區(qū)樓頂都綠化,，或者建成休息場所，比如游泳池等,，就既減少了熱量增加,，又增加了娛樂設(shè)施。在日本東京,，很多樓頂用作網(wǎng)球場,，游泳池，或者建成花園式樓頂,，以有效地減少熱島效應(yīng)發(fā)生,，樓頂不利用的極少。研究表明如果北京市植被面積增加30%,，溫度要降低2-3℃,，目前在北京樓房占據(jù)地面的面積30%還要多，大多數(shù)老式樓頂都可以實現(xiàn)有效綠化,，所以植被增加30%是完全可能實現(xiàn)的,。
對于路面，應(yīng)該有意識地多普及蜂窩狀的結(jié)構(gòu),，因為使用蜂窩狀的地面,，可以有效地改變地表的熱量平衡，自然打通地面上下的水分和熱量的流通,，在地面水分蒸發(fā)中,，使地表溫度減低3-4℃。拆去圍墻,、改變樓群方向以提高地面通風(fēng)效果是降低熱島效應(yīng)的有效手段,。
劉教授曾經(jīng)對城市小區(qū)進行研究，發(fā)現(xiàn)這里幾萬人住在50多棟樓中,，樓群排列密集,，加上綠地面積減少,，由于樓房是吸收熱量非常大的水泥體，熱島效應(yīng)非常明顯,，增加高度減少建筑面積,，如果蓋成十棟大樓，將原來建樓的大部分面積變成綠地,，增大了地面通風(fēng)量,，優(yōu)化了地表熱量平衡和動力學(xué)效應(yīng)，熱島效應(yīng)迅速降低,。
他告訴記者,，通風(fēng)量對城市熱島效應(yīng)也有很大的相關(guān)性。在沿海城市,，街道與海岸線垂直,，就可以充分利用海風(fēng)通風(fēng)量，城市無論是利于清潔還是降低熱島效應(yīng)都會大大改善,，如果城市建筑都和海岸線平行,，對城市散熱有很大影響。
針對北京單位實體圍墻過度的情況,，他建議將一些單位的高院墻拆掉,，建成柵欄式，增加空氣流通,，而且為適應(yīng)北京北南風(fēng)向的特點,，在以后修建建筑時要注意調(diào)整走向，全部是東西板樓是不可取的,。如果建筑結(jié)構(gòu)能夠保證,，冬季采光好，夏天一定要有通風(fēng)量,，就可以減少在取暖和制冷中產(chǎn)生的熱量,。
