不同下垫面材料对城市热岛效应的影响分析

杨巧巧环境科学2134122115 城市热岛效应的产生原因：（1），是受城市下垫面特性的影响。

城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。

（2）人工热源的影响。

工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。

（3）城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。

随着城市化的发展，城市人口的增加，城市中的建筑、广场和道路等大量增加，绿地、水体等却相应减少，缓解热岛效应的能力被削弱。

（4）城市中的大气污染也是一个重要原因。

城市中的机动车、工业生产以及居民生活，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。

这些物质会吸收下垫面热辐射，产生温室效应，从而引起大气进一步升温干岛效应与湿岛效应的产生原因城市干岛：城区由于下垫面粗糙度大（建筑群密集、高低不齐），又有热岛效应，其机械湍流和热力湍流都比郊区强，通过湍流的垂直交换，城区低层水汽向上层空气的输送量又比郊区多，这两者都导致城区近地面的水汽压小于郊区，形成“城市干岛”。

城市湿岛：到了夜晚，风速减小，空气层结稳定，郊区气温下降快，饱和水汽压减低，有大量水汽在地表凝结成露水，存留于低层空气中的水汽量少，水汽压迅速降低。

城区因有热岛效应，其凝露量远比郊区少，夜晚湍流弱，与上层空气间的水汽交换量小，城区近地面的水汽压乃高于郊区，出现“城市湿岛”。

混浊岛效应：它是指城市市区由于厂矿企业集中、机动车辆众多、人口密集,致使排出的污染气体和空气中的尘埃等混浊程度都大大高于周边地区,形成“混浊岛”;而尘埃等混浊物恰哈是云层中的水汽变成降雨所最需要的“凝结核”,于是产生了这样的效应:城市上空的凝结核越多,水汽就越容易在此凝结造成降水,增加了雨量。

此外,由于市区建筑物集中、高大,使风速在此大为减弱,强雨带等天气系统在市区上空停留的时间就相对比空旷的郊区更长,也会使总降水量增多。

城市热岛效应形成原理城市热岛效应：指的是城市中心比郊区温度高的现象。

城市热岛效应是因城市大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市“高温化”。

形成因素城下垫面热岛效应，受城市下垫面（大气底部与地表的接触面）特性的影响。

城市内有大量的人工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。

城市地表含水量少，热量更多地以显热形式进入空气中，导致空气升温。

同时城市地表对太阳光的吸收率较自然地表高，能吸收更多的太阳辐射，进而使空气得到的热量也更多，温度升高。

如夏天里，草坪温度32℃、树冠温度30℃的时候，水泥地面的温度可以达到57℃，柏油马路的温度更高达63℃，这些高温物体形成巨大的热源，烘烤着周围的大气。

城区大量的建筑物和道路构成以砖石、水泥和沥青等材料为主的下垫层，这些材料热容量、导热率比郊区自然界的下垫层要大得多，而对太阳光的反射率低、吸收率大；因此在白天，城市下垫层表面温度远远高于气温，其中沥青路面和屋顶温度可高出气温8℃～17℃。

此时下垫层的热量主要以湍流形式传导，推动周围大气上升流动，形成“涌泉风”，并使城区气温升高;在夜间城市下垫面层主要通过长波辐射,使近地面大气层温度上升。

由于城区下垫层保水性差，水分蒸发散耗的热量少（地面每蒸发1g水，下垫层失去2.5kJ的潜热），所以城区潜热大，温度也高。

人工热源城市内拥有大量锅炉、加热器等耗能装置以及各种机动车辆。

这些机器和人类生活活动都消耗大量能量，大部分以热能形式传给城市大气空间。

工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料，每天都在向外排放大量的热量。

工厂、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量。

水气影响除了绿地能够有效缓解城市热岛效应之外，水面、风等也是造成城市热岛的因素。

北京交通大学
硕士学位论文
大孔隙透水沥青路面对城市热岛效应的影响分析
姓名：张新
申请学位级别：硕士
专业：道路与铁道工程
指导教师：孔永健
20061201
垫量筮应曲基础翅堡
２．２热岛形成的原因２．２．１热源的分类【５】
图２—１热岛效应示意图Ｆｉｇ．２一ｌ
ｅ疵ｃｔｏ仆ｅａｔｉｓＩａｎｄ
（１）城市下垫面（大气底部与地表的接触面）特性的影响
城市内大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等，改变了下垫面的热属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面的温度明显高于自然下垫面。

比如夏天里，草坪温度３２℃、树冠温度３０℃的时候，水泥地面的温度可以达到５７℃，柏油马路的温度更高达６３℃，这些高温物体形成巨大的热源，烘烤着周围的大气和我们的生活环境，怎么能不热呢？是城市里的自然下垫面减少了。

城市的建筑、广场、道路等等大量增加，绿地、水体等自然因素相应减少，放热的多了，吸热的少了，缓解热岛效应的能力就被削弱了。

水泥化建材能吸收大量的太阳辐射热，在夏季的阳光下，混凝土平台的温度可比气温高８℃，屋顶和沥青路面高１７℃。

但由于这些的材料降温较慢，在傍晚时，在地表覆盖层开始成为造成城市热岛效应的主要因素。

（２）人工热源的影响
工厂、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量。

下垫面的复杂形式，增到了城市表面的受热面积和影响到空气了流动，抑制了空气流动。

５。

城市热岛效应形成的原因主要是：1.城市内拥有大量锅炉、加热器等耗能装置以及各种机动车辆）。

这些机器和人类生活活动都消耗大量能量，大部分以热能形式传给城市大气空间。

热岛效应2.城区大量的建筑物和道路构成以砖石、水泥和沥青等材料为主的下垫层：这些材料热容量、导热率比郊区自然界的下垫层要大得多，而对太阳光的反射率低、吸收率大；因此在白天，城市下垫层表面温度远远高于气温，其中沥青路面和屋顶温度可高出气温8℃～17℃·此时下垫层的热量主要以湍流形式传导，推动周围大气上升流动，形成"涌泉风",并使城区气温升高;在夜间城市下垫面层主要通过长波辐射,使近地面大气层温度上升。

3.由于城区下垫层保水性差，水分蒸发散耗的热量少（地面每蒸发1g水，下垫层失去2.5kJ的潜热），所以城区潜热大，温度也高。

4.城区密集的建筑群、纵横的道路桥梁，构成较为粗糙的城市下垫层、因而对风的阻力增大，风速减低，热量不易散失。

-在风速小于6 m/s时，可能产生明显的热岛效应，-风速大于11 m/s时,下垫层阻力不起什么作用，此时热岛效应不太明显。

5.城市大气污染使得城区空气质量下降，烟尘、S02、，N0x，C0，含量增加，这些物质都是红外辐射的良好吸收者，至使城市大气吸收较多的红外辐射而升温。

影响由于热岛中心区域近地面气温高，大气做上升运动，与周围地区形成气压差异，周围地区近地面大气向中心区辐合，从而在城市中心区域形成一个低压旋涡，结果就势必造成人们生活、工业生产、交通工具运转中燃烧石化燃料而形成的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等大气污染物质在热岛中心区域聚集，危害人们的身体健康甚至生命。

表现在：一方面，大量污染物在热岛中心聚集，浓度剧增，直接刺激人们的呼吸道粘膜，轻者引起咳嗽流涕，重者会诱发呼吸系统疾病，尤其是患慢性支气管炎、肺气肿、哮喘病的中老年人还会引发心脏病，死亡率高，如英国伦敦在1952年12月份，因为这个原因死亡4000余人。

《城市热岛效应成因的研究与分析》篇一一、引言随着城市化进程的加速，城市热岛效应逐渐成为全球关注的焦点。

城市热岛效应是指城市地区的气温高于周边农村或自然地区的气温的现象。

这一现象不仅对城市居民的生活质量产生影响，还对城市生态环境和气候产生深远影响。

本文旨在研究城市热岛效应的成因，分析其影响因素，并探讨相应的应对策略。

二、城市热岛效应的成因1. 建筑与下垫面材质的改变城市中的建筑物多采用石材、混凝土等吸热能力强的材料，这些材料在吸收太阳辐射后，会导致热量无法迅速散发，使得城市地区的温度上升。

此外，城市的道路、广场等下垫面多为硬质材料，这些材料减少了地表水的蒸发和植物的生长空间，使得地表的热量难以得到释放。

2. 人口与工业的密集度城市人口密集度高，且随着工业化进程的推进，大量的工厂、企业聚集在城市地区。

这些人口和工业活动会释放大量的热量和温室气体，加剧了城市热岛效应。

3. 城市绿化率低城市绿化率低是导致热岛效应的重要因素之一。

植物可以吸收太阳辐射并蒸发水分，降低周围环境的温度。

然而，由于城市规划等原因，城市中的绿地面积相对较少，使得城市地区的降温能力减弱。

4. 人工热源的排放城市中的大量人工热源如汽车尾气、供暖等排放大量热量，加剧了热岛效应的强度。

这些热量排放不仅使得城市气温上升，还对大气环境造成污染。

三、影响因素分析1. 气象条件：大气环流、湿度等气象条件对城市热岛效应的产生具有重要影响。

当大气环境稳定时，风速低、湿度大等因素容易导致热岛效应的产生。

2. 土地利用类型：城市土地利用类型的差异导致下垫面温度不同。

商业区、居民区等不同类型的区域其下垫面材质、颜色等都会影响温度分布和散热情况。

3. 经济发展水平：随着城市经济发展水平的提高，城市化程度加深，热岛效应也随之加剧。

工业发展、人口增加等因素导致城市中人工热源增加，加剧了热岛效应。

四、应对策略与建议1. 合理规划城市建设：在城市建设过程中，应注重合理布局，优化建筑布局和下垫面材质的选择。

热岛效应的形成城市热岛的形成，与城市化的发展密不可分。

北京市园林科学研究所高级工程师李延明将其形成的直接原因概括为四个方面：一是城市下垫面（大气底部与地表的接触面）特性的影响。

城市内大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等，改变了下垫面的热属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面的温度明显高于自然下垫面。

比如夏天里，草坪温度32℃、树冠温度30℃的时候，水泥地面的温度可以达到57℃，柏油马路的温度更高达63℃，这些高温物体形成巨大的热源，烘烤着周围的大气和我们的生活环境，怎么能不热呢？二是城市大气污染。

城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等，这些物质可以大量地吸收环境中热辐射的能量，产生众所周知的温室效应，引起大气的进一步升温。

三是人工热源的影响。

工厂、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量！四是城市里的自然下垫面减少了。

城市的建筑、广场、道路等等大量增加，绿地、水体等自然因素相应减少，放热的多了，吸热的少了，缓解热岛效应的能力就被削弱了。

气象专家、南京大学余志豪教授说，受热面的大小，受热材料的差异，是造成城郊温差的主要原因。

“同样一万平方米的地面，在郊区，可能是一望无际的田野，吸热慢，温度上升慢；而在市区，高楼密集，建筑物顶面和侧面都成受热面，受热面积要远远大于郊外。

而钢筋、水泥等建材，热容量小，一旦受热，温度上升很快，并向四周大量散热，带动周边气温升高……”现在气象学家在城市规划中暂时缺位。

城市建设常常缺乏基本的生态设计常识，给城市的环境和生态带来了明显的负面影响，城市大面积的“水泥化”就是最典型的一种。

“水泥化”是泛指使用混凝土、沥青、花岗岩、大理石、釉面砖、硅酸盐等建筑材料来硬化城市的现象，硬化的表面包括地面、墙面、屋顶和水体。

这种硬化设计的初衷本是希望减少城市粉尘，增加建筑的美感，提高水体的清洁度等。

城市热岛效应的成因及对策在现代城市的快速发展中，“城市热岛效应”逐渐成为一个备受关注的问题。

它就像是城市中的一个“热魔”，让城市在夏季变得更加酷热难耐。

那么，究竟是什么导致了城市热岛效应的产生？我们又该如何应对这一现象呢？城市热岛效应，简单来说，就是城市中心的温度明显高于周边郊区的现象。

造成这种现象的原因是多方面的。

首先，城市的下垫面性质发生了巨大改变。

在城市中，大量的建筑物、道路、广场等都是由混凝土、沥青等材料构成，这些材料的比热容较小，在白天吸收大量的太阳辐射后，迅速升温，并且在夜间也会缓慢释放热量。

相比之下，郊区的土壤、植被等自然下垫面能够更好地吸收和储存水分，通过蒸发等方式调节温度，从而使得郊区的温度相对较低。

其次，城市中的人为热量排放也是一个重要因素。

随着城市人口的增加和经济的发展，工厂、交通工具、空调等设备不断排放出大量的热量。

特别是在冬季，采暖设备的广泛使用更是加剧了热量的排放。

这些人为产生的热量使得城市的温度进一步升高。

再者，城市中的大气污染也对热岛效应起到了推波助澜的作用。

大气中的污染物，如颗粒物、二氧化碳、氮氧化物等，会吸收和散射太阳辐射，减少地面的有效辐射，从而导致城市温度上升。

同时，污染物还会影响大气的透明度和对流，阻碍热量的扩散。

此外，城市的几何形状和布局也会影响热岛效应。

高楼大厦密集的区域，通风不畅，热量难以散发。

而城市中的街道、河道等狭窄的空间，也不利于空气的流通和热量的交换。

面对城市热岛效应带来的种种问题，我们需要采取一系列的对策来缓解和改善这一状况。

加强城市绿化是一项重要的措施。

增加城市中的绿地面积，种植树木、花草等植被，不仅可以美化环境，还能够通过植物的蒸腾作用吸收热量，降低气温。

树木还可以提供遮荫，减少建筑物和道路对太阳辐射的吸收。

在城市规划中，应该合理布局公园、绿地，形成绿色廊道，将城市中的各个区域连接起来，促进空气的流通和热量的交换。

改善城市的下垫面性质也是关键。

分析城市绿化对热岛效应的缓解效果分析城市绿化对热岛效应的缓解效果一、城市热岛效应概述1.1 城市热岛效应的定义与表现城市热岛效应是指城市中的气温明显升高，相较于周边郊区形成一个高温区域的现象。

在城市区域，尤其是中心城区，温度常常比郊区高出数摄氏度。

这一现象在气象数据中有着明显的体现，例如在夏季高温时段，城市中心的气温监测站点记录的温度常常高于郊区气象站。

城市热岛效应不仅仅表现为气温的升高，还会对城市的气候、环境和居民生活产生一系列影响。

它会改变城市的局部气候，如增加降雨频率但减少降雨量，影响风向和风速；在环境方面，会加重空气污染的聚集，因为高温不利于污染物的扩散；对居民生活而言，会增加居民夏季的制冷能源消耗，降低生活舒适度，同时可能影响居民的健康，如增加中暑、心血管疾病等的发病风险。

1.2 城市热岛效应产生的原因城市热岛效应的产生是多种因素共同作用的结果。

其中，城市下垫面的改变是一个关键因素。

城市中大量的建筑物、道路等以水泥、沥青等材料为主，这些材料的比热容较小，在太阳辐射下升温速度快。

相比之下，郊区的自然植被和土壤比热容较大，升温较为缓慢。

例如，在白天阳光照射下，城市的水泥路面和建筑物表面温度迅速上升，而郊区的草地和森林温度上升幅度相对较小。

人类活动也是导致热岛效应的重要原因。

城市中的工业生产、交通运输、居民生活等活动都会释放大量的人为热。

工业生产过程中的各种能源消耗，如工厂的锅炉燃烧、机器运转等会产生大量的废热排放到大气中；交通运输中的汽车、公交车、地铁等交通工具燃烧燃油或电能转化过程中也会释放热量；居民生活中的空调使用、烹饪等活动同样是热量的来源。

据统计，在一些大城市，人为热排放已经成为城市热量收支的重要组成部分，对城市气温的升高起到了显著的推动作用。

此外，城市的大气污染状况也对热岛效应有影响。

城市中的工厂排放、机动车尾气、建筑工地扬尘等污染物会在城市上空形成一层气溶胶层。

这层气溶胶一方面会吸收太阳辐射，另一方面会减少地面热量向大气的散失，从而加剧城市的升温。