论城市热岛形成原因及消除措施.docx

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论城市热岛形成原因及消除措施

论城市热岛形成原因及消除措施

——以日本东京为例

摘要：

本文以日本东京为例，阐述了城市热岛形成原因及消除措施。

研究发现，象东京这样的大城市，城市热岛主要受人口、建筑、道路、绿地、大气污染等多个因素的影响。

再以城市为立足点考虑其现象的应对措施。

其应对措施从以下4个方面为切入口，从城市人口方面、从绿化城市及周边环境方面、从大气污染方面、从水资源利用方面，分析了缓解城市热岛这一现象的方式方法。

关键词：

城市热岛东京气候

Abstract：

Inthispaper,Tokyo,Japanasanexample,ontheurbanheatislandandtheformationofthereasonsfortheeliminationmeasures.StudyfoundthatmajorcitiessuchasTokyo,theurbanheatislandbythemainpopulation,buildings,roads,greenareas,airpollution,andotherfactors.Startingpointforthecitytore-consideritsresponsetothephenomenon.ItsresponsemeasuresinthefollowingfouraspectsforQieruKou,fromtheurbanpopulation,fromtheGreenCityandthesurroundingenvironment,fromairpollution,fromtheuseofwaterresources,easeoftheurbanheatislandwaysandmeansofthisphenomenon.

Keywords：

urbanheatislandTokyoclimate

正文：

1．前言：

城市热岛概念：

中心区域温度比周围郊区温度逐渐升高的现象称之为城市热岛。

城市热岛强度概念：

中心城区温度与郊区温度之差，称之为城市热岛强度。

城市的热岛效应是指城市内的气温比城市外高，如绘制等温线图看上去像岛的形状，所以被称为热岛。

通过一些文章及书籍的介绍，发现东京及纽约等大城市，城市内外的温差最大可以达到10~12摄氏度。

据说在1830年到1840年间，城市热岛效应在英国就已经被认识到了。

当时已有将城市内与郊外进行比较，发现城市内的雾比郊外多的现象的报告。

1965年以后，日本特别重视与大气污染相关的城市气候的状况了。

到了21世纪初，由于城市热岛效应最终导致了夏季的炎热，日本环境省才将其定义为热污染。

热岛效应明显地损害了城市生活的舒适性，同时室外的高温化和室内机械设备的发热导致了建筑物内空调能耗的增加，而空调排热的增大又促使了城市气温的升高，形成了恶性循环。

现在，很多从前没有必要使用空调的地方城市，由于城市热岛效应所导致的外界气温的上升，促使空调设备的普及，同时也加速了城市的热岛效应。

相反，处于寒冷地区的城市，还可以将城市热岛效应作为防寒对策，并采取灵活的措施。

因此结合地区的特点去控制城市气候的想法和措施是十分重要的。

早在我国，庄子在道家“法自然”、“为无为”等思想指导下，主张人类与自然和谐统一，反对肆意掠夺毁灭自然，反对把万物区分为有用和无用，反对人类使用高效率的有害技术。

现如今城市就面临着城市热岛这一问题，而这仅是在人类面临众多环境问题的其中之一。

全球气候的变暖，南极冰雪开始融化，海水的上涨。

今年，我国南部百年不遇的大雪，牵连半个中国的汶川大地震，缅甸的飓风，等等。

这都无疑是对我们的警告。

大自然在发怒，我们该做的事情有很多。

在增强研究力度的同时，更应该从点点滴滴小事做起。

保护我们的家园，保护我们的地球，合理利用大自然赋予的资源。

挽救环境人人有责，我们要积极行动起来。

城市热岛效应图

2．城市热岛形成原因

城市的地表被建筑物和道路覆盖，由于绿地稀少，而无法通过蒸发来达到冷却的效果。

此外，建筑物空调、路面交通、路灯等伴随着各种城市活动，消耗了大量的能量，是覆盖城市的大气变得知热起来，从而引起了城市热岛效应。

2．1人口

人口容量的概念：

城市人口容量是指一个城市所能承载的最大人口数量。

但是，不同的学者给予不同的研究角度，对人口容量的含义作出了不同的解释，其中主要的有以下几种。

（1）生物生理的人口容量。

（2）环境人口容量。

（3）经济人口容量。

（4）现实条件的人口容量。

（5）适度人口容量。

日本1920年——2000年人口总数量，城市人口数及东京人口数量图表

年份

日本总人口

日本城市人口总数

东京城市人口

1920年

5596万人

1598万人

225万人

1960年

9430万人

4055万人

425万人

2000年

1亿2693万人

8281万人

845万人

城市人口密度概念：

一般是指城市用地范围内（城市区域内）单位面积上居住的人口数，常用人／公顷等来表示。

1960年东京城市人口密度15208人／平方千米（1960年东京建城区面积为278平方千米）

2000年东京城市人口密度13063人／平方千米（2000年东京建城区面积为621平方千米）

日本城市化地区人口密度从1960年的10600人／平方千米（1960年日本总建城区面积为3866平方千米）降低到2000年的6784人／平方千米（2000年日本总建城区面积为12457平方千米），40年间减少了37%。

从日本的城市化状况可以看出，并不是以被城市化地区的人口密度不断增加，而是以城市不断向外扩张的形势发展的。

城市的人口集中带来了大气污染，谁知污浊，噪声，房屋震动，地基下沉，废弃物，日照和水源不足，绿地和水面等自然环境的减少，地震和火灾等发生的危险性增加，长时间的上下班交通等各城市公害，本身每个人又都是一个发热体的小火炉。

这些公害直接或间接促成了城市热岛的形成。

2．2建筑

建成区面积的概念：

指市行政区范围内经过征用的土地和实际建设发展起来的非农业生产建设地段，它包括市区集中连片的部分以及分散在近郊区与城市有着密切联系，具有基本完善的市政公用设施的城市建设用地（如机场、铁路编组站、污水处理厂、通讯电台等）。

建城区范围，一般是指建城区外轮廓线所能包括的地区，也就是这个城市实际建设用地所达到的境界范围，因此，它是一个闭合的完整区域，一城多镇分散布点的城市，其建成区范围则可能由几个相应的闭合区域组成。

建筑密度概念：

即建筑覆盖率，指项目用地范围内所有基底面积之和与规划建设用地之比。

绿化率概念：

是指规划建设用地范围内的绿地面积与规划建设用地面积之比。

容积率概念：

容积率是指在城市规划区的某一宗地内，房屋的总建筑面积与宗地面积的比值，分为实际容积率和规划容积率两种。

容积率=总建筑面积÷总用地面积

东京城市数据为1960年

建成区面积

278平方千米

建筑面积

850平方千米

建筑占地面积

180平方千米

建筑总面积

2091平方千米

住宅面积

95平方千米

厂房建筑面积

55平方千米

办公用房面积

25平方千米

建筑密度

65%

绿地总面积

90平方米

绿地率

32%

东京城市数据为2000年

建成区面积

621平方千米

建筑面积

2530平方千米

建筑占地面积

485平方千米

建筑总面积

5682平方千米

住宅面积

225平方千米

厂房建筑面积

126万平方千米

办公用房面积

85万平方千米

建筑密度

78%

绿地总面积

129平方千米

绿地率

20%

建筑物的空调废热通过冷却塔散发到城市上空，或者通过大楼的排气口散发到空气中。

建筑物表面所吸收的太阳热量由于得不到蒸发所带来的冷却作用，并且由于城市表面与空气间的温度差不得不向空中散发，造成了城市表面的温度状态。

即使在夜间，由于白天三发不掉的热量热不断向大气中散发，导致城市表面几乎一整天持续在高温状态下。

而城市外的绿地，由于雨水能够保留在地表的土壤中，因此拥有充分的蒸发能力。

白天，地表面基本与大气保持相同温度，太阳热量的50%~80%通过蒸发从地表夺取了热量。

当蒸发时，地下水位保持在土壤的地表处，土壤不会干燥。

夜间，地表温度下降，并且由于夜间地表的辐射冷却，当地表温度低于大气温度时，大气中的水蒸气就会在地表面上结露。

这样就产生了大气中水蒸气白天蒸发，夜间结露的水分移动。

据推测绿地减少和建筑物的增多为城市热岛形成的最主要原因。

2．3道路

1960年日本东京城市的建成区面积为278平方千米，道路比率为0.1%，主干路9870千米，次级路29087千米，步行道10980千米。

2000年日本东京的总面积为2155平方千米，道路比率为1%，主干路69087千米，次干路169870千米，步行道30987千米。

道路所吸收的太阳热量由于得不到蒸发所带来的冷却作用，并且由于城市表面与空气间的温度差不得不向空中散发，造成了城市表面的温度状态。

所以道路也是城市热岛形成的罪魁祸首之一。

2．4煤的燃烧

在日本火力发电量约占总发电量58%，火力发电厂是以石油，煤炭，液化天然气（LNG）等为燃料。

其中煤炭占了很大比重。

2000年统计的数据，东京煤的年总燃烧量为5000万吨以上。

燃烧化石燃料给环境造成的危害是当今世界性的严重问题，其结果是使生态环境遭到破坏，人畜生活受到危害。

特别是直接燃烧煤炭所造成的环境危害更是触目惊心。

化石燃料在燃烧过程中都要放出二氧化硫、一氧化碳、烟尘、放射性飘尘、氮氧化物、二氧化碳等。

这些物质会直接危害人畜，导致机体癌变，使生物受辐射损伤，产生酸雨，形成温室效应。

是造成大气污染的主要原因。

2．5大气污染

大气污染指有害物质排入大气，破坏生态系统和人类正常生活条件，对人和物造成危害的现象。

有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气、核爆炸等）两种，且以后者为主，尤其是工业生产和交通运输所造成的。

主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。

影响大气污染范围和强度的因素有污染物的性质。

大气污染问题存在着各种各样的规模和不同过程的污染。

除了有城市内大气污染外，还有市内的空气污染，或从刑受他人吸烟影响的最小规模的污染到城市规模，再到大陆规模的酸性降落物的污染，以及像切尔诺贝利核电站事故这样的半球规模的污染等。

全球臭氧层破坏也可以说是一种大气污染的结果。

因此，阳光射入大地的紫外线等光线所受阻挡减少，强度加大，造成了温度更加快速提升。

由于东京是日本首都，发展速度相对较快，工业以及大量汽车尾气等污染大气现象明显。

下面做一些数据介绍。

监测地区：

日本东京

检测时间：

1960年

检测内容：

空气中主要气体污染物含量（单位：

ppm）

污染物

一季度

二季度

三季度

四季度

二氧化硫

0.02

0.009

0.013

0.016

二氧化碳

310

320

315

310

一氧化碳

0.9

0.8

0.8

0.8

二氧化氮

0.008

0.009

0.007

0.008

碳氢化合物

0.5

0.9

1

1

监测地区：

日本东京

检测时间：

1970年

检测内容：

空气中主要气体污染物含量（单位：

ppm）

污染物

一季度

二季度

三季度

四季度

二氧化硫

0.04

0.04

0.05

0.04

二氧化碳

650

680

680

650

一氧化碳

4.5

4.2

4.1

4.4

二氧化氮

0.043

0.045

0.044

0.036

碳氢化合物

1.9

0.8

1.5

2

监测地区：

日本东京

检测时间：

2000年

检测内容：

空气中主要气体污染物含量（单位：

ppm）

污染物

一季度

二季度

三季度

四季度

二氧化硫

0.008

0.009

0.008

0.007

二氧化碳

330

320

315

310

一氧化碳

0.9

0.7

0.8

0.8

二氧化氮

0.031

0.022

0.029

0.03

碳氢化合物

0.5

0.9

1

1.1