美國(guó)最新研究首次量化“城市熱島”(UHI)效應(yīng)

2014-11-19 09:29:33    作者:華凌     來(lái)源:中國(guó)科技網(wǎng)-科技日?qǐng)?bào)     瀏覽次數(shù):

  美國(guó)耶魯大學(xué)一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn),城市高能耗的市區(qū)通過(guò)對(duì)流過(guò)程釋放的熱量是白天熱島效應(yīng)的主要因素,尤其在潮濕的氣候下,這可能對(duì)城市居民健康帶來(lái)威脅。該研究首次量化了“城市熱島”(UHI)效應(yīng)。

  “城市熱島”這個(gè)普遍現(xiàn)象使得世界城市地區(qū)的溫度比其周圍的鄉(xiāng)村顯著增高。研究人員對(duì)北美65個(gè)城市進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在城市高能耗的市區(qū)通過(guò)對(duì)流過(guò)程釋放的熱量是白天熱島效應(yīng)的主要因素。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了長(zhǎng)期持有的說(shuō)法,即認(rèn)為這種現(xiàn)象驅(qū)動(dòng)的主要因素是由于植被損失減少了蒸發(fā)冷卻。

  研究人員說(shuō),在潮濕的氣候下,這種受損的“對(duì)流效率”影響尤其嚴(yán)重。在城市里,如亞特蘭大、佐治亞和田納西州的納什維爾,獨(dú)此因素就導(dǎo)致白天平均溫度上升了3攝氏度。

  據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道,該研究報(bào)告作者之一、該所大學(xué)林業(yè)和環(huán)境研究學(xué)院氣象學(xué)教授李旭輝(音譯)說(shuō),當(dāng)全球平均氣溫不斷升高,隨著越來(lái)越多的人進(jìn)入城市,這種現(xiàn)象可能會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。氣候條件和城市熱島之間存在協(xié)同關(guān)系。其表明,城市熱島效應(yīng)將在潮濕氣候條件下,溫度影響加劇了高濕度,從而加劇熱浪對(duì)人體健康的壓力。這是從公共健康的角度來(lái)關(guān)注這個(gè)大問(wèn)題。

  多年來(lái),科學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到城市熱島效應(yīng)的主要原因,除了對(duì)流效率和蒸發(fā)冷卻的變化,還包括建筑物、人行道和其他結(jié)構(gòu)比植被和土壤儲(chǔ)存更多熱量的傾向;由人類建造的工業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量;地球表面反照率的變化。

  利用陸地表面溫度和從美國(guó)與加拿大覆蓋植被的衛(wèi)星數(shù)據(jù),研究人員計(jì)算出在城市中心及其周圍鄉(xiāng)村之間白天和夜晚的平均溫差。還利用氣候模型產(chǎn)生更復(fù)雜的變量范圍,從空氣密度到空氣阻力,然后將其用于量化每個(gè)城市熱島的驅(qū)動(dòng)力,如輻射、對(duì)流、蒸發(fā)、儲(chǔ)熱和人類產(chǎn)生的熱量。

  研究結(jié)果重申了一致的看法是,不考慮當(dāng)?shù)貧夂?,在夜間儲(chǔ)存在建筑物所釋放的熱量成為UHI的主要貢獻(xiàn)者。但研究人員發(fā)現(xiàn),白天對(duì)流是主導(dǎo)因素,特別是在美國(guó)東南部更“潮濕”的城市建筑物和其他人為特征的光滑表面遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于周圍環(huán)境中草木茂密地區(qū)的熱擴(kuò)散??傮w而言,在潮濕的氣候城市對(duì)流效率降低58%。

  研究人員說(shuō):“植物的‘粗糙’表面會(huì)引發(fā)動(dòng)蕩,其將熱量從地表帶到大氣層。但是,那里有一個(gè)更光滑的表面,對(duì)流更少,熱將被截留在其表面上。”

  對(duì)流在少雨的城市也起著關(guān)鍵的作用,結(jié)果卻截然不同。在這些背景下,在美國(guó)西南部地方周圍的植被是典型的矮小繁茂,農(nóng)村地區(qū)是散熱效果較差的城市地區(qū)。其結(jié)果是,實(shí)際上城市景觀在去除熱量上比其農(nóng)村環(huán)境效率高20%,可引發(fā)城市內(nèi)1.5攝氏度的冷卻。

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