2017年高考地理必考知識點(diǎn)：熱島效應(yīng)

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▲高考地理必考知識點(diǎn)：熱島效應(yīng)

熱島效應(yīng)，指由于人為原因，改變了城市地表的局部溫度、濕度、空氣對流等因素，進(jìn)而引起的城市小氣候變化現(xiàn)象。該現(xiàn)象，屬于城市氣候最明顯的特征之一。由于城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊區(qū)的土壤、植被具有更大的吸熱率和更小的比熱容，使得城市地區(qū)升溫較快，并向四周和大氣中大量輻射，造成了同一時間城區(qū)氣溫普遍高于周圍的郊區(qū)氣溫，高溫的城區(qū)處于低溫的郊區(qū)包圍之中，如同汪洋大海中的島嶼，人們把這種現(xiàn)象稱之為城市熱島效應(yīng)。

在近地面等溫線圖上，郊區(qū)氣溫相對較低，而市區(qū)則形成一個明顯的高溫區(qū)，如同出露水面的島嶼，被形象的稱之為“城市熱島”。城市熱島中心，氣溫一般比周圍郊區(qū)高1℃左右，最高可達(dá)6℃以上，大城市散發(fā)的熱量可以達(dá)到所接收的太陽能的2/5，從而使城市的溫度升高。在城市熱島作用下，近地面產(chǎn)生由郊區(qū)吹向城市的熱島環(huán)流。城市熱島增強(qiáng)空氣對流，空氣中的煙塵提供了充足的水汽凝結(jié)核，故城市降水比郊區(qū)多。對歐美許多大城市研究發(fā)現(xiàn)，城市降水量一般比郊區(qū)多5%~10%。

▲高考地理必考知識點(diǎn)：熱島效應(yīng)的成因

首先，是受城市下墊面特性的影響。城市內(nèi)有大量的人工構(gòu)筑物，如混凝土、柏油路面，各種建筑墻面，改變了下墊面的熱力屬性（反射率小，熱量傳導(dǎo)較快）。這些人工構(gòu)筑物吸熱快而比熱容小，在相同的太陽輻射條件下，它們比自然下墊面（綠地、水面等）升溫快，吸收熱量多，蒸發(fā)耗熱少，散失熱量較慢，因而其表面溫度明顯高于自然下墊面。

另一個主要原因是人工熱源的影響。工廠生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及居民生活都需要燃燒各種燃料，每天都在向外排放大量的熱量。

當(dāng)然，城市中的大氣污染也是一個重要原因。城市中的機(jī)動車、工業(yè)生產(chǎn)以及居民生活，產(chǎn)生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉塵等排放物。這些大氣污染物濃度大，氣溶膠微粒多，會吸收下墊面熱輻射，在一定程度上起了保溫作用，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，從而引起大氣進(jìn)一步升溫。（白天它大大地削弱了太陽直接輻射，城區(qū)升溫減緩，有時可在城市產(chǎn)生“冷島”效應(yīng)。夜間它將大大減少城區(qū)地表有效長波輻射所造成的熱量損耗，起到保溫作用，使城市比郊區(qū)“冷卻”得慢，形成夜間熱島現(xiàn)象。）

此外，城市里中綠地、林木和水體的減少也是一個主要原因。隨著城市化的發(fā)展，城市人口的增加，城市中的建筑、廣場和道路等大量增加，綠地、水體等卻相應(yīng)減少，緩解熱島效應(yīng)的能力被削弱。

原則上，一年四季都可能出現(xiàn)城市熱島效應(yīng)。但是，對居民生活和消費(fèi)構(gòu)成影響的主要是夏季高溫天氣下的熱島效應(yīng)。為了降低室內(nèi)氣溫和使室內(nèi)空氣流通，人們使用空調(diào)、電扇等電器，而這些都需要消耗大量的電力。高溫天氣對人體健康也有不利影響。有關(guān)研究表明，環(huán)境溫度高于28°C時，人們就會有不適感；溫度再高還容易導(dǎo)致煩躁、中暑、精神紊亂等癥狀；氣溫持續(xù)高于34°C，還可導(dǎo)致一系列疾病，特別是使心臟、腦血管和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率上升，死亡率明顯增加。此外，氣溫升高還會加快光化學(xué)反應(yīng)速度，使近地面大氣中臭氧濃度增加，影響人體健康。

城市熱島效應(yīng)主要由以下因素影響：蒸發(fā)減少、城市下墊面反射率降低、能量輸入，其強(qiáng)度影響為：蒸發(fā)減少0.05g/sm，熱輸入增加120.9w/m；城市下墊面反射率降低10%，熱輸入增加30w/m；人工能量輸入10w/m，城市中總熱輸入增加160.9w/m，由于受空氣對流的影響，實(shí)際熱輸入約20w/m，計算溫升約3.5℃，這與實(shí)際比較相符。當(dāng)夏季空氣流通減緩時，熱輸入會急劇增加，由于城市蒸發(fā)系統(tǒng)適應(yīng)性低，造成城市溫度急劇上升，同時由于空調(diào)和火電廠的加速運(yùn)轉(zhuǎn)又會造成惡性循環(huán)，加劇城市大氣溫升。城市蒸發(fā)量減少也形成了城市干島效應(yīng)，造成城市上空大氣穩(wěn)定度升高，不易發(fā)生垂直對流，易形成近地表高溫，產(chǎn)生嚴(yán)重的空氣污染（例發(fā)灰霾和光化學(xué)煙霧）。

▲高考地理必考知識點(diǎn)：熱島效應(yīng)的應(yīng)用

單片太陽能電池一般是不能使用的，實(shí)際應(yīng)用的是太陽能電池組件。太陽能電池組件是由多片太陽能電池組合而成，用以達(dá)到期望的電壓值。太陽能電池組件在使用過程中，如果有一片太陽能電池單獨(dú)被遮擋，例如樹葉鳥糞等，單獨(dú)被遮擋的太陽能電池在強(qiáng)烈陽光照射下就會發(fā)熱損壞，于是整個太陽能電池組件損壞。這就是所謂熱島效應(yīng)。為了防止熱島效應(yīng)，一般是將太陽能電池傾斜放置，使樹葉等不能附著，同時在太陽能電池組件上安裝防鳥針。

▲高考地理必考知識點(diǎn)：熱島效應(yīng)的防御

1．選擇高效美觀的綠化形式、包括街心公園、屋頂綠化和墻壁垂直綠化及水景設(shè)置，可有效地降低熱島效應(yīng)，獲得清新宜人的室內(nèi)外環(huán)境。

2．居住區(qū)的綠化管理要建立綠化與環(huán)境相結(jié)合的管理機(jī)制并且建立相關(guān)的地方性行政法規(guī)，以保證綠化用地。

3．要統(tǒng)籌規(guī)劃公路、高空走廊和街道這些溫室氣體排放較為密集的地區(qū)的綠化，營造綠色通風(fēng)系統(tǒng)，把室外新鮮空氣引進(jìn)室內(nèi)，以改善小氣候。

4．應(yīng)把消除裸地、消滅揚(yáng)塵作為城市管理的重要內(nèi)容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地表應(yīng)為草坪所覆蓋，甚至在樹冠投影處草坪難以生長的地方，也應(yīng)用碎玉米秸和鋸木小塊加以遮蔽，以提高地表的比熱容。

5．建設(shè)若干條林蔭大道，使其構(gòu)成城區(qū)的帶狀綠色通道，逐步形成以綠色為隔離帶的城區(qū)組團(tuán)布局，減弱熱島效應(yīng)

在現(xiàn)有的條件上，應(yīng)考慮

1．控制使用空調(diào)器，提高建筑物隔熱材料的質(zhì)量，以減少人工熱量的排放；改善市區(qū)道路的保水性性能。

2．建筑物淡色化以增加熱量的反射。

3．提高能源的利用率，改燃煤為燃?xì)狻?/p>

4．此外，“透水性公路鋪設(shè)計劃”，即用透水性強(qiáng)的新型柏油鋪設(shè)公路，以儲存雨水，降低路面溫度。

5．形成環(huán)市水系，調(diào)節(jié)市區(qū)氣候。

▲高考地理必考知識點(diǎn)：熱島效應(yīng)的緩解

（1）要保護(hù)并增大城區(qū)的綠地、水體面積。因?yàn)槌菂^(qū)的水體、綠地對減弱夏季城市熱島效應(yīng)起著十分可觀的作用。

（2）城市熱島強(qiáng)度隨著城市發(fā)展而加強(qiáng)，因此在控制城市發(fā)展的同時，要控制城市人口密度、建筑物密度。因?yàn)槿丝诟呙芏葏^(qū)也是建筑物高密度區(qū)和能量高消耗區(qū)，常形成氣溫的高值區(qū)。

（3）如北京市位于平原中部，三面環(huán)山。由于山谷風(fēng)的影響，盛行南、北轉(zhuǎn)換的風(fēng)向。夜間多偏北風(fēng)，白天多偏南風(fēng)。因此，在擴(kuò)建新市區(qū)或改建舊城區(qū)時，應(yīng)適當(dāng)拓寬南北走向的街道，以加強(qiáng)城市通風(fēng)，減小城市熱島強(qiáng)度。

（4）減少人為熱的釋放，盡量將民用煤改為液化氣、天然氣并擴(kuò)大供熱面積也是根本對策。

因?yàn)樗谋葻岽笥诨炷恋谋葻?，所以在吸收相同的熱量的條件下，兩者升高的溫度不同而形成溫差，這就必然加大熱力環(huán)流的循環(huán)速度，而在大氣的循環(huán)過程中，環(huán)市水系又起到了二次降溫的作用，這樣就可以使城區(qū)溫度不致過高，就達(dá)到了防止城市熱島效應(yīng)的目的。

此外，市區(qū)人口稠密也是熱島效應(yīng)形成的重要原因之一。所以，在今后的新城市規(guī)劃時，可以考慮，在市中心只保留中央政府和市政府、旅游、金融等部門，其余部門應(yīng)遷往衛(wèi)星城，再通過環(huán)城地鐵連接各衛(wèi)星城。

（5）城市人口稠密，綠化面積較少，應(yīng)多種植樹木。

(6)還需控制工廠的排放。

(7)人工蒸發(fā)補(bǔ)償：解決城市大氣熱污染的首要辦法是增大蒸發(fā)量，受城市安裝條件的限制，采用噴霧系統(tǒng)是一種高效且經(jīng)濟(jì)的辦法。蒸發(fā)量在0.05g/sm時（白天噴霧11小時相當(dāng)于2mm降雨量），大氣平均降溫達(dá)7℃。

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