书城自然科学物理中的奥秘
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第41章 城市何以成热岛

污染是环保的大敌,说到污染人们会列举出由粉尘、电磁波、放射物等造成的空气污染、水污染等。而越来越严重的城市“热污染”造成的“热岛效应”则鲜为人知。

“热岛效应”,就是城市气温比农村气温高出几摄氏度,这是由于城市热污染造成的。在气象学家看来,一个城市温度比四周的农村温度高,如同城市外层裹着厚厚的热气,像一个热岛。

有趣的是“热岛现象”古人就已知晓,陆游曾写诗曰:“城市尚余三伏热,秋光先到野人家。”意思是城市还像夏季里“三伏”天的余热,而农村已是天高气爽的秋天了,此诗表明陆游所处的宋代,人们就觉察到城市温度高于郊区这一事实。近代科学也证实了确实存在着热岛效应。最近几十年,气象工作者通过对“城市热岛效应”跟踪观测,发现城市比郊区的温度要高得多。如:上海、纽约年平均温度比近郊高1.1℃,柏林要高1.0℃,费城要高0.8℃,莫斯科、巴黎、洛杉矶要高0.7℃,华盛顿要高0.6℃。更有特殊的日子,温差高得十分惊人。1979年底的一个傍晚,上海市区比近郊高出4.5℃;1981年7月10日午后,北京市区比郊区高出4.7℃;1999年的一个中午,北京的最高气温达到42.2℃,比郊区高出6.8℃;1972年7月的一个傍晚,加拿大的温哥华曾测到一次强热岛效应,城区比郊区高11.0℃,这意味着,当时温哥华的郊区还是初春乍寒,而城里已经是初夏渐暖了。

那么,城市的温度为什么比近郊高呢?

这要从城市“热岛”所处的环境来看。城市像一个封闭的岛屿,建有许多高楼大厦、柏油路、水泥路、立交桥、高架路、市区广场和停车场等,经太阳照晒,大楼、马路等热容量很低,热量极易辐射和反射,而高楼大厦又形成了热岛的天然屏障,造成通风不良,阻碍了热量的流失;加上城市有良好的排水设施,下雨后,雨水很快从下水道排泄,造成地面干热,用于蒸发损耗的热量很少。城市越大,都市化程度越高,热岛效应就越强,市区和郊区的温差也就越大。造成都市夏季变热的另一个重要原因是人为造热,20世纪90年代初上海进行航测时发现,普陀区苏州河沿岸、杨浦区东段、黄浦江以南三个地区,昼夜气温均高出周围地区3℃-4℃,而这三个地区正是工厂密集,能源消耗大的地区。

汽车尾气中排出的高温废气和空调所排放的热量,又是热污染不可忽视的两个方面。

有人不以为然地说:“汽车和空调能向外排出多大热量?”其实不然。据有关部门测算,北京市平均每辆汽车每天排放尾气30-40公斤,相当25-30立方米。1994年北京市的机动车辆是70多万辆,到1999年达到140万辆,5年翻了一番。按每辆车每天排25立方米废气算,北京市每天向大气排放3500万立方米的高温废气。至于空调也不可小看,20世纪90年代初,北京居民拥有空调的比例不过1%-2%的比例,而到1999年,空调拥有户已上升到34%,不到10年,空调量增长了10多倍。实际上,室外气温越高,买空调的人家就越多,开机时间越长,空调排出的热量就越多,这就造成了“热岛”的恶性循环。

热污染的危害不可小视,它会造成局部地区干旱少雨,影响农作物生长,使土壤沙化,严重时会造成大的灾害。热污染还会引起大量的致病微生物的滋生繁殖,给人类健康带来危害。澳大利亚曾流行过一种脑膜炎,其祸根就是一种能引起脑膜炎的变形原虫,而这种变形原虫是由于发电厂排出的废热水使河水温度增高,导致变形虫大量繁殖。当人们饮用水时,变形虫就进入人体,引起脑膜炎的流行。有关资料表明,城市气温过高,还会诱发冠心病、高血压、中风等,直接损害人体健康甚至威胁人的生命。对此我们应当引起高度的警惕。

俗话说:“打蛇打七寸”,“热岛效应”的七寸,就是要通过绿化降温。最近,上海市气象研究所通过卫星遥感拍摄,从去年夏天上海市区“绿化分布图”和“热力分布图”上可清楚地看出,市中心城区绿化密集和较集中的地区,“热力分布图”上对应的就是低温和较低温区;而气温和热力强度较高的地区,大多是绿化稀少的地带。自上世纪90年代以来,上海采取“大树引进城”“立体绿化”等多种方式发展绿化,共建成公共绿地面积3000多公顷,绿化覆盖率达到21%以上。上海市大规模的绿化,形成“绿岛效应”,有效地抵制了城市“热岛效应”。