城市熱島效應(yīng)與地面鋪裝

據(jù)研究表明，城市下墊面儲存的熱量4Qs，其平均值相當于地凈輻射的15%~30%，郊區(qū)下墊面有農(nóng)作物、樹木和草覆蓋著，其平均0Qs相當于地凈輻射的5%~15%，而裸露地面約為25%~30%。城市下墊面白天吸收太陽輻射能，并將這部分熱量儲存起來，日落后再將熱量向四周釋放。同時城市工業(yè)生產(chǎn)、汽車等排放的熱量遠比郊區(qū)大。

由于城市下墊面(以混凝土和石材為主)的比熱容和導熱系數(shù)明顯高于鄉(xiāng)村下墊面(以天然土壤和植被為主)，因此城市下墊面的蓄熱量也明顯高于鄉(xiāng)村下墊面。日落后，通過長波輻射，城市下墊面地表向上部空氣輻射較多的熱量，地表溫度的降低也相對較慢，這是造成夏季城市夜間氣候相對炎熱的重要因素。

地面鋪裝吸收了凈輻射和人為熱，一部分儲存在下墊面內(nèi)部，其余的部分則通過蒸發(fā)方式將顯熱(又稱為可感熱)輸送給空氣(通常夏季城市地面溫度高于氣溫)。下墊面的水分通過蒸散(包括從濕潤的地面蒸發(fā)和從地表植被蒸騰)輸送潛熱，城市下墊面向空氣潛熱輸送量的大小主要取決于下墊面可供蒸發(fā)的水分量的大小。

據(jù)美國芝加哥、洛杉磯等10個大城市統(tǒng)計，市內(nèi)住宅、工廠及公共建筑占全市總面積的50%，人工鋪設(shè)道路約占全市總面積的22.7%，這兩者都是不透水的。上海不透水面積更是高達80%以上，世界上的主要城市不透水面積大都在50%以上。城市中可供蒸發(fā)的水分比郊區(qū)少，其下墊面向大氣提供的潛熱因此小于郊區(qū)。

每次降雨之后，雨水很快從陰溝和其他排水管道流失，雨水滯留地面的時間短，城市市區(qū)地面水分蒸發(fā)量少;郊區(qū)士壤能夠使雨水滲透并滯留在土壤中緩慢蒸發(fā)，因此提供給空氣的潛熱比城市多。此外，郊區(qū)有大片自然植被和人工種植的農(nóng)作物，這些植物方面可以截留一定數(shù)量的降水， 不使它很快變?yōu)閺搅髁魇В黾拥孛嫠值臐B透和蒸發(fā);另方面，通過蒸騰作用，增加空氣中的水汽和潛熱。城市中除了公園和行道樹木外，綠化面積小，植物的蒸騰作用遠效應(yīng)郊區(qū)。

影響下墊地面溫度的變化，首先是由該地面熱量收支不平衡引起的，白天當?shù)孛嫖盏臒崃慷嘤诜懦龅臒崃繒r，地面就會增熱升溫;反之，夜間當?shù)孛嫖盏臒崃可儆诜懦龅臒崃繒r，地面就會冷卻降溫。引起地面溫度變化的熱力來源是太陽輻射，但對于不同地面，即使獲得相同的太陽輻射，地面溫度仍然有很大差異。造成這種差異的原因有很多，地表面濕度不同是其中重要的原因之一。有研究表明， 城市熱島強度隨著城區(qū)不透水地表面積的增大而增強。

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