城鎮(zhèn)化進(jìn)程對城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)的影響

張鈺祺，馬 林，王若男

（1.遼寧省氣象服務(wù)中心；2.遼寧省氣象裝備保障中心，遼寧沈陽110166）

根據(jù)我國“十五計(jì)劃”和有關(guān)規(guī)劃，到本世紀(jì)中期，我國城鎮(zhèn)化的水平將達(dá)到發(fā)達(dá)國家的平均水平，城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展對社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的影響十分巨大，對改善人們的生活質(zhì)量十分有益。但是城鎮(zhèn)化的發(fā)展也會(huì)帶來十分突出的城鎮(zhèn)氣候的改變，針對城鎮(zhèn)化帶來的城鎮(zhèn)小氣候這一科學(xué)問題，學(xué)者們首要關(guān)注的問題之一就是城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)。城鎮(zhèn)“熱島效應(yīng)”（Urban Heat Island Effect簡稱UHI）是指城鎮(zhèn)氣溫高于郊區(qū)的現(xiàn)象，是人類活動(dòng)對氣溫影響的最突出特征。自1818年英國化學(xué)家Lake Howard就倫敦市中心的氣溫比郊區(qū)高這一現(xiàn)象提出“城鎮(zhèn)熱島”概念以來，城鎮(zhèn)熱島就備受關(guān)注。各國學(xué)者對不同地區(qū)城鎮(zhèn)熱島的存在、時(shí)空變化特征、形成原因、影響因子以及城鎮(zhèn)熱島所產(chǎn)生的影響和研究方法等開展了大量的研究工作，研究表明，城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)不僅對區(qū)域氣溫有較大的影響，而且還可能和全球氣候變暖有關(guān)。在IPCC（聯(lián)合國政府間氣候變化委員會(huì)）關(guān)于氣候變化的科學(xué)評估報(bào)告中對UHI都有專門敘述。多年來，我國學(xué)者利用氣象資料、遙感影像、模擬模型及布點(diǎn)觀測等方法對我國的幾個(gè)主要城鎮(zhèn)進(jìn)行了“熱島效應(yīng)“分析。并指出，在氣候平均意義上，上海、南京、桂林、杭州、合肥等地都存在熱島效應(yīng)，其平均強(qiáng)度在1℃～4℃之間。研究發(fā)現(xiàn)，由于不同類型、不同規(guī)模的城鎮(zhèn)氣象特征和所在地區(qū)的氣候、城鎮(zhèn)化程度、地形等諸多因素不同，因此各城鎮(zhèn)的熱島強(qiáng)度季節(jié)變化表現(xiàn)出不同的特征。例如北京、上海的熱島效應(yīng)在冬季最強(qiáng)，合肥熱島效應(yīng)在夏季最強(qiáng)，鄭州熱島效應(yīng)在秋季最強(qiáng)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，城鎮(zhèn)熱島問題越來越突出，尤其是人類活動(dòng)對熱島效應(yīng)的影響越來越突出，這使得城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)對城鎮(zhèn)居住環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了極為不利的影響，因此，對城鎮(zhèn)化引起的城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)的研究已經(jīng)成為城鎮(zhèn)氣候研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。本文簡單介紹了城鎮(zhèn)化進(jìn)程對城鎮(zhèn)氣候的影響，并從城鎮(zhèn)熱島產(chǎn)生的原因方面闡述了城鎮(zhèn)化進(jìn)程對城鎮(zhèn)熱島的效應(yīng)影響，從城鎮(zhèn)規(guī)劃角度提出了一些緩解城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)的措施。

1 城鎮(zhèn)化的內(nèi)涵

普遍認(rèn)為，人口向城鎮(zhèn)集中，農(nóng)村變成城鎮(zhèn)的社會(huì)進(jìn)程即為城鎮(zhèn)化。城鎮(zhèn)化始于19世紀(jì)工業(yè)革命的開始，工業(yè)革命以自己獨(dú)特的生產(chǎn)生活方式影響、改造著農(nóng)村，使農(nóng)村地區(qū)迅速被同化，這就是城鎮(zhèn)化的開始。城鎮(zhèn)化作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，體現(xiàn)的是一種過程和趨勢。

2 城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)的產(chǎn)生原因

熱島是人們改變城鎮(zhèn)地表面引起小氣候變化的綜合現(xiàn)象，其形成的主要原因即是城鎮(zhèn)化的人為因素。在人為因素中以下墊面性質(zhì)的改變、人為熱和過量溫室氣體的排放及大氣污染等最為重要。

由于城鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴(kuò)大和城鎮(zhèn)迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)下墊面不透水面積增大，在能量平衡中，城鎮(zhèn)下墊面的潛熱輸送比郊區(qū)少，而用于下墊面增溫和向空氣輸送的顯熱則比郊區(qū)多，使城區(qū)下墊面溫度比郊區(qū)高；又因?yàn)槌擎?zhèn)下墊面熱性質(zhì)的改變，使白天城鎮(zhèn)下墊面熱儲(chǔ)量顯著高于郊區(qū)，夜晚的城區(qū)因白天儲(chǔ)熱多，下墊面溫度下降比郊區(qū)慢，形成夜間城鎮(zhèn)熱島；城鎮(zhèn)中高樓林立，建筑物密集等復(fù)雜的立體下墊面，使城鎮(zhèn)在白天能比郊區(qū)獲得更多的太陽輻射，而城鎮(zhèn)街谷中，熱量不易外散，更有利于城鎮(zhèn)熱島的產(chǎn)生。

城鎮(zhèn)中因人口密度和能源消耗量大，排放的人為熱和大氣污染物較多，如空調(diào)的密集使用排出的熱氣，汽車尾氣和工廠排放的廢氣等溫室氣體，能吸收地面長波輻射，并以逆輻射的形式投向地表，使地表增溫，形成城鎮(zhèn)熱島。

3 如何從城鎮(zhèn)規(guī)劃角度緩解城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)

在全球重視環(huán)境問題的今天，城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)受到格外重視，各國紛紛設(shè)立研究項(xiàng)目，進(jìn)行深入診斷研究分析和數(shù)值模式的模擬研究，尋求緩解和控制城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)的方法，以改善城鎮(zhèn)環(huán)境。緩解熱島效應(yīng)是一個(gè)長期的綜合性的系統(tǒng)工程，從城鎮(zhèn)熱島產(chǎn)生原因來看，城鎮(zhèn)化進(jìn)程是城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)增強(qiáng)的主要原因，因此為了緩解城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)，城鎮(zhèn)規(guī)劃部門和有關(guān)專家應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)的形成機(jī)制及其時(shí)空分布特征,制定合理的城鎮(zhèn)規(guī)劃,以期最大限度地消除或緩解城鎮(zhèn)熱島效應(yīng),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和自然的和諧發(fā)展。

4 結(jié)語

如何減緩城鎮(zhèn)熱島強(qiáng)度，降低由于熱島強(qiáng)度增強(qiáng)而帶來的能源消耗增加等一系列的負(fù)面影響也成為各國學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)之一。目前，各國學(xué)者已經(jīng)普遍開始關(guān)注城鎮(zhèn)化與城鎮(zhèn)氣候之間的關(guān)系，研究城鎮(zhèn)化對城鎮(zhèn)小氣候的影響，城鎮(zhèn)化效應(yīng)體現(xiàn)明顯的城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)。然而在城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)的研究領(lǐng)域中，還存在著認(rèn)識(shí)上的缺陷，忽視了事物之間的關(guān)聯(lián)性，在分析其產(chǎn)生機(jī)制時(shí)，沒有將自然因素、人文因素、景觀因素、經(jīng)濟(jì)和地緣政治因素等考慮在內(nèi)，同時(shí)由于各個(gè)城鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)化進(jìn)程不同，熱島的研究還有許多工作要做。作為城鎮(zhèn)的一種普遍氣候現(xiàn)象，城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)對城鎮(zhèn)規(guī)劃也具有極大的影響，總體來說，正確認(rèn)識(shí)城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)與城鎮(zhèn)化的關(guān)系，合理規(guī)劃城鎮(zhèn)，仍是我國學(xué)者研究城鎮(zhèn)熱島效應(yīng)的重點(diǎn)，且具有現(xiàn)實(shí)意義。

[1]鄭祚芳,劉偉東,王迎春.北京地區(qū)城鎮(zhèn)熱島的時(shí)空分布特征[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2006(10):694-699.

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[3]劉和平,朱玉周,等.鄭州市城鎮(zhèn)氣候特征分析[J].氣象與環(huán)境科技,2009(02):72-74.