熱島效應(yīng)是指一個(gè)地區(qū)的氣溫高于周圍地區(qū)的現(xiàn)象。中心的高溫區(qū)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(yīng)，即城市氣溫高于郊區(qū)氣溫的現(xiàn)象。另外還有非城市熱島效應(yīng)，如青藏高原的熱島效應(yīng)等。

 城市熱島效應(yīng)

城市熱島效應(yīng)是指城市氣溫比郊區(qū)氣溫高的現(xiàn)象，它是城市氣候中典型的特征之一。20世紀(jì)初，英國氣候?qū)W家賴克·霍德華在《倫敦的氣候》一書中首次提到了“熱島效應(yīng)”這一說法。

在近地面等溫線圖上，郊區(qū)氣溫相對(duì)較低，而市區(qū)則形成一個(gè)明顯的高溫區(qū)，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(qū)高1℃左右，最高可達(dá)6℃以上。在城市熱島作用下，近地面產(chǎn)生由郊區(qū)吹向城市的熱島環(huán)流。城市熱島增強(qiáng)空氣對(duì)流，空氣中的煙塵提供了充足的水汽凝結(jié)核，故城市降水比較去多。對(duì)歐美許多大城市研究發(fā)現(xiàn)，城市降水量一般比郊區(qū)多5%~10%。

城市熱島效應(yīng)產(chǎn)生的原因

城市人口密集、工廠及車輛排熱、居民生活用能的釋放、城市建筑結(jié)構(gòu)及下墊面特性的綜合影響等是其產(chǎn)生的主要原因。熱島強(qiáng)度有明顯的日變化和季節(jié)變化。日變化表現(xiàn)為夜晚強(qiáng)、白天弱，最大值出現(xiàn)在晴朗無風(fēng)的夜晚，上海觀測到的最大熱島強(qiáng)度達(dá)6℃以上。季節(jié)分布還與城市特點(diǎn)和氣候條件有關(guān)，北京是冬季最強(qiáng)，夏季最弱，春秋居中，上海和廣州以10月最強(qiáng)。年均氣溫的城鄉(xiāng)差值約1℃左右，如北京為0.7～1.0℃，上海為0.5～1.4℃，洛杉磯為0.5～1.5℃。城市熱島可影響近地層溫度層結(jié)，并達(dá)到一定高度。城市全天以不穩(wěn)定層結(jié)為主，而鄉(xiāng)村夜晚多逆溫。水平溫差的存在使城市暖空氣上升，到一定高度向四周輻散，而附近鄉(xiāng)村氣流下沉，并沿地面向城市輻合，形成熱島環(huán)流，稱為“鄉(xiāng)村風(fēng)”，這種流場在夜間尤為明顯。城市熱島還在一定程度上影響城市空氣濕度、云量和降水。對(duì)植物的影響則表現(xiàn)為提早發(fā)芽和開花、推遲落葉和休眠。

城市熱島的形成一方面是在現(xiàn)代化大城市中，人們的日常生活所發(fā)出的熱量;另一方面，城市中建筑群密集，瀝青和水泥路面比郊區(qū)的土壤、植被具有更大的熱容量(可吸收更多的熱量)，而反射率小，使得城市白天吸收儲(chǔ)存太陽能比郊區(qū)多，夜晚城市降溫緩慢仍比郊區(qū)氣溫高。城市熱島是以市中心為熱島中心，有一股較強(qiáng)的暖氣流在此上升，而郊外上空為相對(duì)冷的空氣下沉，這樣便形成了城郊環(huán)流，空氣中的各種污染物在這種局地環(huán)流的作用下，聚集在城市上空，如果沒有很強(qiáng)的冷空氣，城市空氣污染將加重，人類生存的環(huán)境被破壞，導(dǎo)致人類發(fā)生各種疾病，甚至造成死亡。

還有一種分類法，認(rèn)為熱島成因有三：一是城市與郊區(qū)地表面性質(zhì)不同，熱力性質(zhì)差異較大。城區(qū)反射率小，吸收熱量多，蒸發(fā)耗熱少，熱量傳導(dǎo)較快，而輻射散失熱量較慢，郊區(qū)恰相反;二是城區(qū)排放的人為熱量比郊區(qū)大;三是城區(qū)大氣污染拖物濃度大，氣溶膠微粒多，在一定程度上起了保溫作用。大氣污染在城市熱島效應(yīng)中起著相當(dāng)復(fù)雜特殊的作用。來自工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及日常生活中的大氣污染物在城區(qū)濃度特別大，它像一張厚厚的毯子覆蓋在城市上宛，白天它大大地削弱了太陽直接輻射，城區(qū)升溫減緩，有時(shí)可在城市產(chǎn)生“冷島”效應(yīng)。夜間它將大大減少城區(qū)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(qū)“冷卻”得慢，形成夜間熱島現(xiàn)象。

城市熱島效應(yīng)的危害

在“熱島效應(yīng)”的影響下，城市上空的云、霧會(huì)增加，使有害氣體、煙塵在市區(qū)上空累積，形成嚴(yán)重的大氣污染。人類有許多疾病就是在“熱島效應(yīng)”下引發(fā)的。

醫(yī)學(xué)研究表明，環(huán)境溫度與人體的生理活動(dòng)密切相關(guān)。環(huán)境溫度高于28度時(shí)，人們就會(huì)有不舒適感;溫度再高就易導(dǎo)致煩躁、中暑、精神紊亂;氣溫高于34度，并伴有頻繁的熱浪沖擊，還可引發(fā)一系列疾病，特別是使心臟、腦血管和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率上升，死亡率明顯增加。此外，高溫還可加快光化學(xué)反應(yīng)速率，從而提高大氣中有害氣體的濃度，進(jìn)一步傷害人體健康。

在“熱島效應(yīng)”的作用下，城市中每個(gè)地方的溫度并不一樣，而是呈現(xiàn)出一個(gè)個(gè)閉合的高溫中心。在這些高溫區(qū)內(nèi)，空氣密度小，氣壓低，容易產(chǎn)生氣旋式上升氣流，使得周圍各種廢氣和化學(xué)有害氣體不斷對(duì)高溫區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充。在這些有害作用下，高溫區(qū)的居民極易患上消化系統(tǒng)或神經(jīng)系統(tǒng)疾病，此外，支氣管炎、肺氣腫、哮喘、鼻竇炎、咽炎等呼吸道疾病人數(shù)也有所增多。

嚴(yán)重的城市熱島效應(yīng)不但影響了人們正常的生活和工作，還成為人們生活質(zhì)量進(jìn)一步提高和城市進(jìn)一步發(fā)展的制約因素。因此，研究削減城市熱島效應(yīng)的技術(shù)方法，采取各種措施緩解熱島效應(yīng)的影響，對(duì)于提高人們的生活質(zhì)量，維持城市可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

一年四季都可能出現(xiàn)城市熱島效應(yīng)。對(duì)居民生活和消費(fèi)構(gòu)成影響的主要是夏季高溫天氣下的熱島效應(yīng)。為了降低室內(nèi)氣溫和使室內(nèi)空氣流通，人們使用空調(diào)、電扇等電器，而這些都需要消耗大量的電力。如目前美國1/6的電力消費(fèi)用于降溫目的，為此每年需付電費(fèi)400億美元。高溫天氣對(duì)人體健康也有不利影響。有關(guān)研究表明，環(huán)境溫度高于28°C時(shí)，人們就會(huì)有不適感;溫度再高還容易導(dǎo)致煩躁、中暑、精神紊亂等癥狀;氣溫持續(xù)高于34°C，還可導(dǎo)致一系列疾病，特別是使心臟、腦血管和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率上升，死亡率明顯增加。此外，氣溫升高還會(huì)加快光化學(xué)反應(yīng)速度，使近地面大氣中臭氧濃度增加，影響人體健康。