全世界约有一半的人口生活在城市,每年的夏季都是他们生活中最残酷的体验之一。人们年复一年地发问:为什么城市变得越来越热?
过去人们通常认为,城市植被覆盖减少,使得蒸发散热减小,是导致城市热岛效应的主要原因。热岛效应的强度主要受城市结构控制,比如城市大小、建筑物高度、人口密度等。
南京信息工程大学大气环境中心的一项最新研究,首次量化了不同因素对城市热岛效应的影响,认为城市当地气候背景对于热岛效应的影响要大得多,打破了人们此前关于城市热岛效应的不少“定论”。
研究表明,热岛效应主导因素不是蒸发,而是城市的结构和人造建筑改变了大气对流效应,降低了从地面向大气的热传输效率。除此之外,包括建筑物、人行道,以及其他建筑结构要比植被和土壤储存更多的热量;人类工业活动所产生的热量;以及城市地表反照率的变化(反照率是指入射的太阳辐射与地表面反射的太阳辐射的比例,例如,浅色停车场具有较大的反照率)等也是引起城市热岛的重要原因。
在传统的认识中,两个规模相似的城市,应该具有相同的城市热岛效应。新研究结果显示:热岛效应的严重程度,与城市当地的湿润气候条件密切相关。比如,同样的两个城市,一个建在半干旱气候区,另一个建在湿润气候区。在多雨潮湿的气候区,对流效应可能使城市白天的平均温度上升3摄氏度。这也就解释了,为什么我国长江中下游及江南地区的城市让人感觉更热。
地表粗糙度对城市热岛也有重要影响。目前的城市建筑大多采用表面平整的材料,而城市中的道路、草坪等地表类型看起来都比较光滑,这就不利于地表热量向大气扩散。相反地,森林的粗糙度大于草地,更容易产生大气的湍流运动,从而使地表气温下降。也就是说,如果城市的粗糙度小于郊区的粗糙度,就会出现较强的热岛效应。
湿润地区城郊植被多为树林,地表粗糙,对流散热效率高。相比之下,这些地区城市的对流效率下降了58%,造成热岛效应。在半干旱地区,城郊植物多为低矮的草地,而城市景观地表更为粗糙,对流散热效率更高,会抑制热岛效应,甚至造成“冷岛效应”。
(《科技日报》7.27 张晔 贾冰 徐珍)