什么是绿岛效应和热岛效应?
定义
“绿岛效应”是指某一区域(约3公顷)的温度低于周围建筑的温度。
森林是最高的植被。在一片林区和林冠下部可以形成特殊的气候。森林可以减少气温的日变化和年变化,降低地表风速,增加相对湿度,增加降水,形成森林小气候。这就是森林的绿岛效应。
原则
由于森林可以改变风向、减弱风速、阻挡风沙,起到防风固沙、保持土壤的作用,大规模植树造林往往成为改造小气候的有效措施之一。我国三北地区风沙大,降水少,蒸发强,大规模植树造林,修建防风林,对改变这些地区的气候,促进农牧业生产起到了很大的作用。
绿化可以调节温度,起到冬暖夏凉的作用。炎热的夏天,树木和草坪巨大的叶面积可以遮阳,可以有效反射太阳辐射热,大大减少阳光直射地面。树木通过树叶蒸发水分,可以降低自身温度,提高附近空气的湿度。因此,夏季绿地的温度比非绿地低3 ~ 5℃,比建筑区可降低10℃左右。因此,在一个绿色的地方,人们会感到空气清新,这可以为人们提供一个良好的降温和中暑的环境。在寒冷的冬季,在树木多的绿地中,由于树木可以降低风速和冷空气的入侵,森林及其背面的温度可以提高1 ~ 2℃。
实际应用
(一)上海大规模绿化开始显现“绿岛效应”
2001 07 05上海出梅第一天遭遇极热,高温持续数日。而申城新建的绿地此时就像巨大的“空调”,开始发挥宜人的“绿岛效应”,让燥热的空气有了些许凉意。
根据上海市中心城区最大的“绿肺”延安中路绿地最近的对比测试结果,总面积达23万平方米,首期建成的7.4公顷绿地使周边地区月平均气温降低了0.6摄氏度。该工程近日全面完工后,专家预测气温将下降1摄氏度左右。事实上,大面积的绿地具有天然的吸热降温功能,对于缓解中心城区的“热岛效应”非常明显。
上海的城市土地资源向来珍贵,素有“寸土寸金”的美誉。地处中心城区的黄浦、卢湾、静安,由于高楼林立、商厦集中、房屋密集、交通繁忙,是“热岛效应”最强的地区之一。随着旧城改造步伐的加快,上海市政府高瞻远瞩,投入大量资金,在三区交界处建设钟燕大型公共绿地,使其发挥最佳的生态环境效应,既体现了国际化大都市的风采,也是上海促进经济、社会、人口、资源、环境协调发展的重要举措。
近年来,上海把生态环境建设作为提高城市综合竞争力的重要内容。市区人均公共绿地面积达到4.6平方米,绿化覆盖率达到21%。仅去年一年,就新建了中央公园、虹桥中央花园、金桥公园、华漕公园等7个公园,建设了3000多平方米的公共绿地30处。
浦东新区作为申城的一座新兴城市,有着独特的绿化环境,成为吸引国内外投资者的一个亮点。贯穿全区的道路绿化,特点是高、密、粗、厚、彩,赏心悦目;去年新植各类树木7700株,使绿化景观呈现出多样化的格局;浦东国际机场、黄楼镇、柳疃镇建设的100公顷生态林,把新区的生态环境提高到了一个新的水平。人均公共绿地超过10平方米的优势,让浦东避免了城市化进程中的“热岛效应”。
大规模绿地的建设提升了周边地区的房地产价值。钟燕绿地建成后,附近写字楼租金从七千元飙升至一万多元;杨浦区新建的大型绿地黄兴主题公园对面的楼盘,随着绿地建设的进展,日渐红火。绿地周围的居民成了生态环境的最大受益者。
2001年,上海人均公共绿地面积达到5.2平方米,绿化覆盖率达到22%。三个新公园和20个3000平方米的绿地进展顺利;正在实施环城绿化带中75公顷的林带建设;上海郊区一批大型人工林项目已进入启动阶段。到那时,上海将会有更多的绿色。
现在高层建筑和绿地联系越来越紧密,对这部分区域的影响越来越大,绿地和树木明显改善了小气候。对绿地和裸地的温差进行了比较。时间段主要是11到15的高温。通过比较公园内乔木林、灌木林和草坪与裸地的温差,发现乔木林和灌木林的温差较小,即早晚温差和中午最高温度的温差小于草坪和裸地,升温过程缓慢。而草坪和裸地的高温出现较早,持续时间较长。乔木林和灌木林的最高气温一般比草坪晚1~2小时,比裸地晚3~4小时。持续时间比草坪短1~2小时,比裸地短3~4小时。
此间人士指出,“绿岛效应”给上海带来了生态效益,成为城市可持续发展的巨大财富。有专家计算过,钟燕绿地一期7.4公顷仅吸热降温,相当于每天节省开空调所需的71640度电,折合人民币4.37万元。
(二)成都屋顶绿岛建设的慢热岛效应
成都全面实施屋顶绿化方案,努力缓解城区“热岛效应”。该规划将全面规范全市屋顶花园的绿化设施,力争年底前达到人均屋顶绿化面积0.5平方米的要求。成都特别规定,12层以下、高度40米以下的中高层及多层、低层非坡屋顶建筑,必须按要求进行绿化;成都市所有建成时间在近20年内,产权清晰,符合建筑施工安全要求的建筑均可实施屋顶绿化。
热带/热岛效应
一个地区的温度高于周围地区的现象。用两个代表性测点的温度差来表示(即热岛强度)。有两种主要类型:
城市热岛效应
城市人口密度、工厂和车辆排热、居民日常生活能量释放、城市建筑结构和下垫面特征的综合影响是主要原因。热岛强度有明显的日变化和季节变化。日变化夜间强,白天弱,最大值出现在晴朗无风的夜晚。上海观测到的最大热岛强度在6℃以上。季节分布也与城市特点和气候条件有关。北京冬季最强,夏季最弱,春秋居中。上海广州10月最强。城乡年平均温差约为65438±0℃,如北京为0.7 ~ 65438±0.0℃,上海为0.5 ~ 65438±0.4℃,洛杉矶为0.5 ~ 65438±0.5℃。城市热岛可以影响近地层的温度层结,并达到一定的高度。城市白天以不稳定层结为主,农村地区夜间出现逆温。水平温差的存在,使城市中的暖空气上升并向四周扩散到一定高度,而附近的农村气流则沿地面与城市下沉辐合,形成热岛环流,称为“乡村风”,这种流场在夜间尤为明显。城市热岛也在一定程度上影响城市空气湿度、云量和降水量。对植物的影响是提早发芽和开花,延迟落叶和休眠。
城市热岛效应是城市气候的典型特征之一。城市气温比郊区高是一个现象。城市热岛的形成一方面是现代大城市人们日常生活散发的热量;另一方面,城市中建筑密集,沥青、水泥路面比郊区的土壤、植被热容量大(能吸收更多的热量),而反射率小,使得城市白天吸收和储存的太阳能比郊区多,晚上城市的温度仍然比郊区高。城市热岛以市中心为中心,一股较强的暖空气流在此上升,而相对较冷的空气在郊区上空下沉,从而形成郊区环流。在这种局地环流的作用下,空气中的各种污染物在城市上空聚集。没有强冷空气,城市空气污染会加重,人类的生存环境会被破坏,导致各种疾病甚至死亡。
青藏高原的“热岛效应”
现代地理学的开创者之一,德国科学家洪堡在1799-1804年期间在南美安第斯山脉考察时,发现赤道附近高山的雪线比中纬度青藏高原的许多高山低200米左右。比如贡嘎山西坡的雪线高度约为5100米,而靠近赤道的厄瓜多尔基多附近山上的雪线高度只有4800米左右。这是不合理的:由于赤道地区的高温,阿尔卑斯雪线通常应该从赤道下降到两极,并在两极附近下降到海平面。
基于此,洪堡特提出了青藏高原“热岛效应”理论:对流层大气的主要直接热源是地面,或者说是“下垫面”。由于青藏高原下垫面大面积抬升(相当于抬高了“火炉”),其热量远高于其他同纬度同海拔地区,甚至高于赤道附近同海拔地区。
青藏高原的“热岛效应”对环境的许多因素都有很大的影响,如冰川和生物。比如贡嘎山南坡的垂直自然带就比纬度相近的峨眉山丰富很多,很多树木的分布边界也在峨眉山。这是原则。