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城市热岛效应及机理研究
摘要
城市热岛效应是指城市地区相对于周边地区，其气温略高、常见的现象。本文概述了城市热岛效应的定义、成因及机理，以及其对环境及人类健康的影响。最后，提出了一些缓解城市热岛效应的措施。
关键词：城市热岛效应、成因、机理、环境、人类健康、缓解措施
引言
城市热岛效应是指城市地区相对于周边自然环境，其气温略高、常见的现象。随着城市化的加快，城市热岛效应变得越来越严重。因此，研究城市热岛效应的成因及机理，对于缓解其影响、维护人类健康和促进城市可持续发展至关重要。
城市热岛效应的定义及成因
城市热岛效应是城市区域相对于其周边地区气候发生的温度升高的现象。多年来，城市热岛效应一词已成为工程、城市规划和环境研究的重要词汇。城市热岛效应不仅影响城市全年的温度变化，还会对城市中的水循环、风速和灰尘等方面产生影响。
城市热岛效应的成因较为复杂，主要包括以下几个方面：
1.城市地表的属性
城市地表通常由建筑物、道路、人工覆盖层和水体等组成，这些构成较少绿化、受热快、散热慢和水分蒸发率低的地表。因此，城市地面的表面温度常常高于周边的土地与植被覆盖区。
2.气象条件及环境因素
城市的气象条件、气候特征和地理特征相对较为复杂，主要有光照、降雨、风向与风速等方面的影响。此外，城市中大量的机动车、燃煤厂和工厂都会排放大量的废气和尘埃，对城市的环境带来影响。
3.人类活动的贡献
人们的日常活动、工业制造、交通运输等行为都会对城市环境产生影响。如建筑物的造成的遮蔽、车行道的热量和化学物质的排放都会加剧城市热岛效应。
城市热岛效应的机理
城市热岛效应具体的机理比较复杂。通过研究城市热岛效应，可以得出以下几个机理：
1.热交换
城市热岛现象是其表面积温度高，空气稳定，不易发生对流，凸显了城市地表较高的日夜热交换梯度。城市中的人工表面积比自然表面积大；人工表面积的夜间辐射所占的比重较大；传导、对流、蒸发的强度弱。故城市地表的温度较周边自然地区明显升高，城市与非城市地区之间的大气温差变小。
2.能量平衡
城市热岛效应与城市能量平衡的偏差密切相关。城市表面与空气间的能量交换主要包括辐射、传导、对流和蒸发，其中，短波辐射是表面吸收能量的主要来源。但城市中大量的建筑、道路、混凝土等，吸收了大量的短波辐射，导致表层温度升高，从而加剧了城市热岛效应。
3.空气湍流
城市热岛效应对城市气象环境的改变，主要表现为大气湍流的减弱和空气稳定度的增强。在城市内，建筑物密度大，形状复杂，空气流动受到了很大的阻碍，使空气湍流减弱，从而加剧了城市热岛效应。
城市热岛效应的影响
城市热岛现象对环境和人类健康产生的影响主要包括以下几个方面：
1.空气质量受到影响
城市热岛现象会影响城市的气候和大气环境，导致空气中有害物质浓度的增加，发生雾霾等现象，影响人们健康。
2.温室气体排放增加
城市热岛现象导致能量平衡失调，增加了温室气体的排放，加剧了全球气候的变化。
3.城市水循环发生改变
城市热岛现象增强了城市地表径流，减少了地下水的补给，破坏了城市水循环平衡。
4.城市热岛效应对人类健康产生负面影响
由于城市热岛效应导致城市内部温度升高，空气稳定，寒暑之感减少，导致中暑等问题。
缓解城市热岛效应的措施
建筑物、道路、园林、水体等构成的城市生态系统，对于减轻城市热岛效应有积极意义，这些绿化、水体和建筑物之间的交互作用位于城市代谢产物的处理、能量和物质平衡的维持。因此，为了缓解城市热岛效应，应采取以下措施：
1.建设绿色城市
提高城市绿化水平，建设城市森林、生态公园等绿色空间。加设道路绿化、花坛、草坪、小广场等。
2.加强建筑节能
减少建筑物能量损耗，增加建筑物隔热性能、保温性能、采用节能材料、采用新能源等。
3.改善交通环境
开发与推广环保、节能和低排放交通工具，提高公共交通措施的服务水平、促进步行出行等都可以采取。
4.增强城市的水循环
采取调整城市排放子系统、完善城市排水系统和水文地质体系，以及建设城市湿地等措施，增强城市的水循环。
结论
人类活动是城市热岛效应的主要原因之一，建设绿色城市、加强建筑节能、改善交通环境以及增强城市的水循环等都可以缓解城市热岛效应。通过采取这些措施，将减少温室气体的排放、改善城市的微气候、促进环境的健康发展，以及保护人类健康。因此，应该进一步加强相关研究，探索新技术和方法，实现城市热岛效应减轻和城市的可持续发展。