城市热岛效应与地面铺装

城市热岛效应与地面铺装

据研究表明，城市下垫面储存的热量4Qs，其平均值相当于地净辐射的15%~30%，郊区下垫面有农作物、树木和草覆盖着，其平均0Qs相当于地净辐射的5%~15%，而裸露地面约为25%~30%。城市下垫面白天吸收太阳辐射能，并将这部分热量储存起来，日落后再将热量向四周释放。同时城市工业生产、汽车等排放的热量远比郊区大。

由于城市下垫面(以混凝土和石材为主)的比热容和导热系数明显高于乡村下垫面(以天然土壤和植被为主)，因此城市下垫面的蓄热量也明显高于乡村下垫面。日落后，通过长波辐射，城市下垫面地表向上部空气辐射较多的热量，地表温度的降低也相对较慢，这是造成夏季城市夜间气候相对炎热的重要因素。

地面铺装吸收了净辐射和人为热，一部分储存在下垫面内部，其余的部分则通过蒸发方式将显热(又称为可感热)输送给空气(通常夏季城市地面温度高于气温)。下垫面的水分通过蒸散(包括从湿润的地面蒸发和从地表植被蒸腾)输送潜热，城市下垫面向空气潜热输送量的大小主要取决于下垫面可供蒸发的水分量的大小。

据美国芝加哥、洛杉矶等10个大城市统计，市内住宅、工厂及公共建筑占全市总面积的50%，人工铺设道路约占全市总面积的22.7%，这两者都是不透水的。上海不透水面积更是高达80%以上，世界上的主要城市不透水面积大都在50%以上。城市中可供蒸发的水分比郊区少，其下垫面向大气提供的潜热因此小于郊区。

每次降雨之后，雨水很快从阴沟和其他排水管道流失，雨水滞留地面的时间短，城市市区地面水分蒸发量少;郊区士壤能够使雨水渗透并滞留在土壤中缓慢蒸发，因此提供给空气的潜热比城市多。此外，郊区有大片自然植被和人工种植的农作物，这些植物方面可以截留一定数量的降水， 不使它很快变为径流流失，增加地面水分的渗透和蒸发;另方面，通过蒸腾作用，增加空气中的水汽和潜热。城市中除了公园和行道树木外，绿化面积小，植物的蒸腾作用远效应郊区。

影响下垫地面温度的变化，首先是由该地面热量收支不平衡引起的，白天当地面吸收的热量多于放出的热量时，地面就会增热升温;反之，夜间当地面吸收的热量少于放出的热量时，地面就会冷却降温。引起地面温度变化的热力来源是太阳辐射，但对于不同地面，即使获得相同的太阳辐射，地面温度仍然有很大差异。造成这种差异的原因有很多，地表面湿度不同是其中重要的原因之一。有研究表明， 城市热岛强度随着城区不透水地表面积的增大而增强。

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