重庆市城市热岛效应浅析

1重庆市城市热岛效应浅析邓翔20101702123(重庆大学城市建设与环境工程学院重庆40045)摘要:近年来，城市热岛效应不断增强，已经成为一个突出的城市环境问题。市热岛效应是城市热环境恶化的显著标志之一。热岛效应的产生导致了城市温度升高，降低了空气质量，人们不得不依赖于人工的恒温条件来满足居住舒适的要求。重庆市作为长江中上游特大型城市，工业发达，经济快速发展，市区热岛效应明显。本文通过对2000年-2006年间重庆市核心区的热岛效应产生原因、特征及发展趋势等进行分析，阐明了控制重庆市核心区热岛效应的必要性，并对提出缓解热岛效应的相关建议。关键词:城市化热岛效应缓解措施AnalysisofUrbanHeatIslandEffectinChongqingDengXiang20101702123（ChongqingUniversityCityBuildingandEnvironmentEngineeringCollegeChongqing40045）Abstract:Inrecentyears,theurbanheatislandeffectisstrengtheningcontinuouslyandithasbecomeaprominenturbanenvironmentalproblem.Theurbanheatislandeffectisoneofthesignificantsignsofthermalenvironmentdeterioration.Theurbanheatislandeffectleadstoincreasingofcitytemperatureanddecliningofairquality.Peoplehavetomakeuseofartificialtemperaturecontrollingtomeettheresidentialamenityrequest.ChongqingisthesupercityintheupperYangtzeRiver.Ithasdevelopedindustriesandrapideconomicdevelopmentwhichgenerateanobviousurbanheatislandeffect.Throughanalysisofthereasons,featuresanddevelopmenttendencyoftheurbanheatislandeffectincentralareasofChongqing,thispaperwillshowthenecessaryofurbanheatislandeffectcontrollinginChongqingandgivessomesuggestionstoremittheeffect.Keywords:urbanization,heatislandeffect,remedialmeasure0.前言城市是国家一定区域的政治、经济、文化、教育、科学技术和国内外交流的中心，在经济和社会发展中起着主导和带动作用。目前，我国正处在高速发展阶段，中心城市、中心城镇正在一批批地形成与扩建。有关资料表明，1993年，我国有城市570个，建制市非农人口1.76亿，城市化率21%，截至2009年，中国的城市化率已经达到46.6%，且以每年不少于1个百分点的速度增长，预计未来3年内城市化率就将过半。城市化后，人类活动加剧，城市气候也随之变化，其变化的主2要原因为:人为热的释放、下垫面性质的改变等。这些变化产生的城市化效应中最为明显的是热岛效应。过去15年间重庆经历了大发展，一是1997年重庆直辖市的成立，极大地促进了该市经济的发展；二是2002年三峡大坝蓄水，重庆作为三峡大坝的主要库区，承担了三峡大部分的移民任务。故重庆城市化进程快，城市规模不断扩大，人为热迅速增长，城市热岛成为影响城市生态环境的重要因素，对城市居民生活质量影响更为严重。因地理位置，独特的山水地貌格局和受河谷气候类型的影响，重庆城市热岛更加复杂化。因此本文将从重庆独特的地理环境角度来分析重庆热岛效应的产生。1.什么是热岛效应及其产生原因城市中的空气温度常常要比周围郊区和农村的气温高，从气温的等值线分布看，气温高值中心多在城市，特别是在工业集中区和人口稠密区。气温由高温中心向四周递减，等温线尤如一个个岛屿，故称之为热岛，其影响称为“热岛效应”。城市的热岛效应，同温室效应有关。城市中人为热的大量释放，使城市局地升温。其原因有以下几种:（1）城市的大气污染重庆市是我国西南地区的四大工业基地之一，在城区集中分布了大量工矿企业，因此污染情况相当严重。此外，重庆的能源结构也极其不合理，以重庆2004年城市能源结构构成为例，其中煤比例高达62.2%，油仅占12.7%，燃料气占12%。重庆市是我国典型的高硫煤地区，大气环境的突出问题是以可吸入颗粒物和二氧化硫为代表的煤烟型污染。在城市建设过程中，来自工业生产，交通运输以及日常生活中的大气污染物，使得城市空气中的烟尘，CO2，NOx。和气溶胶微粒等有害物的浓度增加，改变了城市中大气的成分，加剧了城市大气污染，进而城区大气质量下降，CO2，NOx这些物质都是红外辐射的良好吸收者，致使城市大气吸收较多的红外辐射而升温。CO2，NOx是典型的温室气体，它们可以大量吸收地面的长波辐射，并可以以逆辐射的形式将很大一部分长波辐射反射回大地，这样一来，地面上的热量就很难散发出去，致使城市温度升高。（2）城市下垫面的改变随着城市可利用空间的减少，建筑物越来越高且越来越密集，城市内建筑物多，无序的高楼大厦林立，阻挡了空气的流通，减弱了风速，使热空气迟迟不能扩散。下垫面粗糙度增大，下垫面的性质被改变：城市中混凝土、石块、柏油路面、建筑物屋顶及墙壁等，其导热性比松土或湿土高出数倍，大量地接受太阳辐射，并积蓄能量，使其表面温度高出松土、湿土、3绿地很多；城市地面大部分为不透水道路，无汽化热降温；加上建筑物的覆盖，不易散热，还能散射热量，使气温上升。重庆市区2004年建成区绿化覆盖率为21.7%，建成区绿地率仅为19.9%。且由于重庆为山城，建筑高层、超高层建筑多，城市整体规划杂乱无序且平均建筑密度也非常大，故其城市下垫面极其复杂。（3）城市过度密集的人口形成高热源区域在城市的人口密集地区，往往都是热岛现象最严重的地区，因为密集的人口不仅仅本身可以向外界释放出一定热量，最为关键的是，人口密集区往往是工商业发达的地区，在这些地区，都存在着一些高能耗的设备。高密度的人口地区往往是建筑密集地区，在城市的这些地区“水泥森林”林立，城市土地的综合利用率高，绿地面积少，更加剧了热岛效应，由此看来，城市热岛效应似乎与建筑密集程度存在着一定的联系。城市人口众多，能源消耗量大，排到空气中的热量也多，随便到街上走走，可以见到空调的排气、汽车的尾气(据统计，一般汽车的尾气温度超过l00℃，而大轿车、柴油车的尾气温度则高达300℃-500℃)，都是热岛的成因。重庆是座山城，地势高低不平，人们搬运和行动全靠机动车辆，交通运输耗能排放的热量大。前面已经提到重庆直辖以来，工业总产值大大提高，重庆承担的三峡移民也加速了重庆市的扩张，城市人口迅速增加，人们的生活水平提高，伴随而来的是城市能源消耗的与年俱增，向环境排放的废热也在不断增多。加上重庆山地丘陵地形，建筑密集，风速小，通风条件差，导致热量不易扩散。（4）独特的地理环境必须要提的是，除了以上原因外，重庆独特的地理环境也是其加剧热岛效应的重要原因。从大的地貌格局来讲，重庆位于四川盆地的东部，在北方有秦岭、大巴山，南方有云贵高原北缘的大娄山，南北来气流均受到阻挡，自然通风条件很差。都市区地处盆东平行岭谷低山丘陵带，长江、嘉陵江从全区域流过。都市区“两江”环绕，属于典型的河谷气候，逆温天气多，副热带高压控制时间长，大气层结稳定，年均风速小(1.2m/s)，静风频率高(大于34.83%)，冬季静风频率更高，可达64%，中性稳定度占67%，河谷地形影响，城市排放出的气体污染物和热量不易扩散，这就加剧城市热岛。2.重庆市主城核心区热岛效应分析2.1城市热岛效应严重2006年在主城核心区511.4km2范围内（已扣除长江、嘉陵江及铜锣山、中梁山的面积），城市次强热岛以上的总面积为168.6km2，占核心区的32.30%，说明本4市核心区热岛效应已相当严重（见图1）。渝中半岛（以鹅岭为界）面积为9.3km2，次强热岛以上的总面积就达5.2km2，占渝中半岛的55.91%。图12006年主城核心区热岛面积比例2.2城市热岛面积增加，强度增大2007年主城核心区次强热岛以上的热岛总面积是190.7km2，强热岛的面积65.4km2，2001年主城核心区次强热岛以上的热岛总面积是145.9km2，强热岛的面积41.4km2，2007年次强热岛和强热岛的总面积比2001年增加了44.8km2，强热岛的面积亦增加了24.0km2（见表1）；2004年到2006年本市主城核心区的强热岛和次强热岛的总面积减少了2.7km2，减少了1.6%，而凉岛和次凉岛的总面积也减少了15.3km2，减少了6.5%，热岛面积却增加了13.1km2；主城核心区每年不同等级的热岛面积变化折线图见图2。究其原因，主要是重庆直辖以来，城市化进程突飞猛进，大量的农田被工厂、建筑物所取代，增加了大量人工热源的结果，即土地利用大大改变了下垫面的特性，尤其是一些工业园区的建设，造成了热岛面积的扩大。强热岛次强热岛热岛次凉岛凉岛2001年41.4103.5288.8247.792.62004年62.3119.4132.9222.0237.42006年63.0115.0145.4269.2181.32007年65.4125.3134.9245.0203.3注：主城区面积以774.0km2计算统计表12001、2004、2006、2007年重庆主城核心区热岛分级面积表（km2）图2主城区热岛面积变化折线图2.3重庆市核心区城市热岛特征通过实地调查，重庆市主城核心区地表温度较高的区域有其共同的立地环境特点，具体表现为：（1）绿化状况差，绿化覆盖率低，或有一定的绿地面积及绿化覆盖率，但乔木植物的数量不够，绿量不足；例如：建设机床厂、人民广场、奥体中心。（2）完全没有绿地；例如：菜园坝广场、马家岩建材市场。（3）建筑物密集；例如：重医一住宅小区。热岛面积年份5（4）有集中人工热源。例如：建设机床厂、宇通汽车厂。2.4重庆市城市热岛发展趋势目前重庆市的热中心并不在市中心（渝中区解放碑），而位于人口密集、能耗大的工业区火车站。随着城市建设用地的扩张，重庆市的建设用地重心，早已从渝中区往江北区转移，而城市热岛面积由1988年的10.81平方公里增加到2006年的164.14平方公里，城市热岛范围逐渐扩大，与重庆市城市扩展一致。3.结论—缓解热岛效应的措施城市热岛效应严重威胁着社会的可持续发展和人类健康，减缓热岛效应势在必行，针对产生热岛效应的主要原因，要减缓城市热岛效应，改善室内热环境，重点要改善城市生态环境，提高城市居民的环保节能意识。我们可以具体从以下几个方面着手改善城市环境，减弱热岛效应：（1）对建筑物合理布局规划设计者从一开始的规划设计开始，就要对建筑物的布局、选址、朝向等进行全面考虑，营造一个适宜的风环境和热环境。我们发现，对一个小区进行很好的布局，能利用自然风带走大量余热，显著减弱局部热岛效应。在建筑周围合理布置水环境也可以改善热环境。（2）改善城市绿化绿色植物在夏季可以遮阳，降低建筑表面温度，并且利用其蒸腾作用，可以改善其周围建筑室外热环境。乔木、灌木、草坪分别对不同高度上的热湿环境进行调节。“大树底下好乘凉”，高大的乔木可以为人们提供纳凉休闲的场所。而草坪以及如今新兴的屋面绿化增大了绿化面积，透水性好，也可以改善局部热湿环境，减弱热岛效应。（3）推广新型透水材料使用新型透水材料的透水型路面与普通路面相比，具有良好的透水性。大孔隙率的路面结构使得它具有显著的透水功能，让雨水充分