热岛效应的影响是什么?

如果受不了炎热天气,最好离开城市。在收听或查看天气预报时,往往会发现城市里的温度比周围的农村地区高几度。这种温度差异实际上是热岛效应这一奇特现象的影响。

顾名思义,这种影响会使城市变得像一座被高温笼罩的小岛。根据美国环保署的报告,城市温度能比周围的郊区高10华氏度。正常情况下,温度差异不会这么大,但即使几度也会造成很大不同。夏季对空调的需求不仅会导致电费增加,而且额外提供电力还会增加温室气体排放。另一方面,一些人认为冬季对热的需求减少能抵消夏季费用。此外,冬季城市变暖也意味着街道结冰的机会减少。

热岛效应最坏的影响可能是导致与热有关的死亡。尽管采取医疗措施,但每年仍然有很多人死于热病。那么是什么原因造成热岛效应呢?城市规划者该如何减少这种影响呢?

城市热岛效应背后的物理现象

要弄明白城市热岛效应,首先应理解一些基本原理。最重要的是,我们应懂得物体能吸收和反射光的道理。实际上,物体颜色取决于它反射哪种光。例如,绿色物体反射绿光,并吸收所有光的可见颜色。在看到绿色物体时,我们感觉到绿是因为它把绿色光波反射回眼睛。深色物体吸收光的能力更强。实际上,黑色表面吸收几乎所有光。另一方面,浅色表面吸收的光很少,并且能发射大多数。

光吸收与热有什么关系呢?在物体吸收光时,它将光转变成热能,并释放出热。因此,由于黑色物体吸收的光最多,释放的热也较多。这也是在热天穿黑衣服会让人感觉更热的原因所在。黑T恤吸收光,并将热释放到皮肤上。另一方面,如果穿的是白衬衫,不仅能帮助反射阳光,还有助于保持凉爽。

物体反射阳光辐射的比例叫做反射率。物体反射率越高,反射阳光辐射效果越好。传统沥青的反射率低,因此反射阳光少,但吸收的多。

在建设和扩张城市时,我们倾向于构建深色表面,并铺设沥青路面。建筑物和路面吸收大量光和辐射,并释放热,这会使城市温度升高。由于城市一半以上的表面都是人造,因此城市比建筑物少的农村地区热许多。这种热吸收也是城市与农村温度在太阳落下后不同的原因。城市保持热的时间比农村地区更长。

但应知道,导致城市热岛效应的原因不止一个。科学家认为植物在叫做蒸发冷却的过程中扮演一个重要角色。蒸发是指液体转变成气体的过程。植物通过根部吸收水分,并依赖它生存。但在植物完成这一过程后,干燥空气通过将其转变成水汽吸收水分。在该过程中,空气提供驱动这一过程的热,空气失去热并变得凉爽。我们在出汗时也经历类似过程,在热接触流汗的皮肤时,它吸收湿气并冷却周围空气。由于建设城市意味着用建筑物替代植物,使城市失去了植物的蒸发冷却特点。

此外,汽车和使用空调等其它因素也构成这种影响,它们将能量转变成热,并释放加热空气。