城市热岛效应的产生及研讨方法
|
来源：网友投稿
工 摘 要：本文在简述城市化进程中城市热岛效应内涵的基础上，分析了城市热岛效应产生的原因和热岛效应给人们的工作、生活带来的不利影响，介绍了城市热岛效应研究的几种方法，探讨了遥感技术应用于城市热岛效应的前景及进一步研究的意义。
关键词：城市化 热岛效应 遥感 前景
1 热岛效应产生的原因
热岛效应是由多方面的原因造成的，主要原因是城市规模不断扩大和城市迅速发展,城市中高楼林立,建筑物高度集中。城市地面导热性比松土或湿土高出数倍,并且热容量很高，散热速度快,大量接受太阳辐射，并积蓄能量，吸收和反射、辐射的热量大量被积聚、截留在不太流通的城市街道空间，从而产生热岛效应。热岛的产生还受到地理条件和自然条件的影响，街道的走向对城市通风的影响也是热岛产生的原因。城市人口集中，空调的密集使用排出热气，进入空气，形成一个恶性循环。垃圾废弃物集中,汽车尾气排放的CO2也是城市热岛产生的原因之一。同时有利于减少热岛强度的因素在城市中又被削弱，首先,在城市中缺乏高大的树木以及灌木和草地，特别是高大的乔木,因为植物能有效地阻挡、吸收太阳辐射、净化空气、减轻热岛强度；其次，建筑物阻碍空气流通，风速减小。另外，城市中水体缺乏，蒸发量少，植被缺乏，蒸腾量也少，也增加了热岛强度。
2 热岛效应的危害
2.1 夏季发病率提高。夏季中暑与高温关系十分密切，每年都有因高温而中暑甚至引发死亡的事情发生，尤其在日最高温度超过37℃时，中暑病人、患肠胃疾病病人和高血压、冠心病发作的病人明显增加，由于高温导致死亡的人数也明显增加，温度升高与中暑的死亡率成正比关系。
2.2 光化学污染加剧。在高温季节，汽车尾气和工厂排放的废气中的氮氧化物和碳氢化物，经光化学反应形成一种浅蓝色的烟雾，在热岛的影响下，形成二次污染物，不易沉降，空气混浊，造成散射光，显著降低能见度，水平视程缩短，不利于车辆的行驶安全，对人的眼睛有强烈的刺激作用，也容易引发呼吸道感染。城市热岛强度越大，太阳辐射强度越大，这种光化学烟雾浓度就越大，危害性就越强。
2.3 热岛效应加重了污染。由于有热岛的存在，城市中盛行上升气流。城市空气中悬浮着大量的烟尘等微粒,因而城市上空便易形成以这些微粒为团粒结构的云团。造成城市地区的近地层空气污染严重。
3 城市热岛效应的研究方法
3.1 测试点法。测试点法是指根据热力学定律和城市热岛效应的分布状况，从水平和垂直方向进行观测的方法。城市热岛效应由于受多种复杂因素的影响，因时因地因气候条件的不同，在不断的发生变化，根据其变化的多样性，可以采取固定位置、定点观测的方法，了解同一地区不同时间的气温变化和同一时间不同测试点的气温变化，测试点法可以从水平和垂直两个方向进行城市热岛的观测。
在水平方向对城市热岛效应进行观测，研究热岛水平分布特征，一般选择城市和郊区若干个典型的观测位置，进行多项温度气候指标的测定比较，也可以利用横穿城市剖线进行观测研究。李有等在2001年11月7日到8日同时对郑州市的气温、温度、风速进行观测，把郑州市及其近郊划分为30个等网络点，选取有代表性的24个网络点，绘制了信息丰富的郑州市秋季城市热岛效应的日变化图。
测试点法在垂直方向一般采用在不同垂直高度安放铁塔或在气球上悬挂温度传感器的方法。张一平等利用这一方法，对昆明城市热岛进行研究，获得了昆明城市热岛效应的垂直分布特征图。
测试点法发展至今更多的采用的是水平与垂直相结合的方法，这两种方法的有机结合更能准确的测定城市中热岛效应的变化情况，为全面监测热岛效应的变化提供了更为丰富的数据。
3.2 遥感测定分析法。遥感测定分析法是指不同地物对太阳长波辐射的吸收情况不同，形成不同波段辐射值，运用热红外传感器对城市地表温度进行大范围的观测，再通过计算机技术，进行室内解译，分析得到地物的热量空间分布的方法。
遥感技术应用于城市热场分析能够大面积、同步和动态地监测地面热场的分布和变化情况。赵云升等利用LANDSAT图像，采用TM6图像增强和密度分割的方法获得了长春市地面热场等级图，获得模拟图像；方圣辉和刘俊怡则结合2000年9月21日
关键词：城市化 热岛效应 遥感 前景
1 热岛效应产生的原因
热岛效应是由多方面的原因造成的，主要原因是城市规模不断扩大和城市迅速发展,城市中高楼林立,建筑物高度集中。城市地面导热性比松土或湿土高出数倍,并且热容量很高，散热速度快,大量接受太阳辐射，并积蓄能量，吸收和反射、辐射的热量大量被积聚、截留在不太流通的城市街道空间，从而产生热岛效应。热岛的产生还受到地理条件和自然条件的影响，街道的走向对城市通风的影响也是热岛产生的原因。城市人口集中，空调的密集使用排出热气，进入空气，形成一个恶性循环。垃圾废弃物集中,汽车尾气排放的CO2也是城市热岛产生的原因之一。同时有利于减少热岛强度的因素在城市中又被削弱，首先,在城市中缺乏高大的树木以及灌木和草地，特别是高大的乔木,因为植物能有效地阻挡、吸收太阳辐射、净化空气、减轻热岛强度；其次，建筑物阻碍空气流通，风速减小。另外，城市中水体缺乏，蒸发量少，植被缺乏，蒸腾量也少，也增加了热岛强度。
2 热岛效应的危害
2.1 夏季发病率提高。夏季中暑与高温关系十分密切，每年都有因高温而中暑甚至引发死亡的事情发生，尤其在日最高温度超过37℃时，中暑病人、患肠胃疾病病人和高血压、冠心病发作的病人明显增加，由于高温导致死亡的人数也明显增加，温度升高与中暑的死亡率成正比关系。
2.2 光化学污染加剧。在高温季节，汽车尾气和工厂排放的废气中的氮氧化物和碳氢化物，经光化学反应形成一种浅蓝色的烟雾，在热岛的影响下，形成二次污染物，不易沉降，空气混浊，造成散射光，显著降低能见度，水平视程缩短，不利于车辆的行驶安全，对人的眼睛有强烈的刺激作用，也容易引发呼吸道感染。城市热岛强度越大，太阳辐射强度越大，这种光化学烟雾浓度就越大，危害性就越强。
2.3 热岛效应加重了污染。由于有热岛的存在，城市中盛行上升气流。城市空气中悬浮着大量的烟尘等微粒,因而城市上空便易形成以这些微粒为团粒结构的云团。造成城市地区的近地层空气污染严重。
3 城市热岛效应的研究方法
3.1 测试点法。测试点法是指根据热力学定律和城市热岛效应的分布状况，从水平和垂直方向进行观测的方法。城市热岛效应由于受多种复杂因素的影响，因时因地因气候条件的不同，在不断的发生变化，根据其变化的多样性，可以采取固定位置、定点观测的方法，了解同一地区不同时间的气温变化和同一时间不同测试点的气温变化，测试点法可以从水平和垂直两个方向进行城市热岛的观测。
在水平方向对城市热岛效应进行观测，研究热岛水平分布特征，一般选择城市和郊区若干个典型的观测位置，进行多项温度气候指标的测定比较，也可以利用横穿城市剖线进行观测研究。李有等在2001年11月7日到8日同时对郑州市的气温、温度、风速进行观测，把郑州市及其近郊划分为30个等网络点，选取有代表性的24个网络点，绘制了信息丰富的郑州市秋季城市热岛效应的日变化图。
测试点法在垂直方向一般采用在不同垂直高度安放铁塔或在气球上悬挂温度传感器的方法。张一平等利用这一方法，对昆明城市热岛进行研究，获得了昆明城市热岛效应的垂直分布特征图。
测试点法发展至今更多的采用的是水平与垂直相结合的方法，这两种方法的有机结合更能准确的测定城市中热岛效应的变化情况，为全面监测热岛效应的变化提供了更为丰富的数据。
3.2 遥感测定分析法。遥感测定分析法是指不同地物对太阳长波辐射的吸收情况不同，形成不同波段辐射值，运用热红外传感器对城市地表温度进行大范围的观测，再通过计算机技术，进行室内解译，分析得到地物的热量空间分布的方法。
遥感技术应用于城市热场分析能够大面积、同步和动态地监测地面热场的分布和变化情况。赵云升等利用LANDSAT图像，采用TM6图像增强和密度分割的方法获得了长春市地面热场等级图，获得模拟图像；方圣辉和刘俊怡则结合2000年9月21日