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四條新招 為“火爐”城市降溫

  • 發佈時間:2014-08-21 01:29:59  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  雖已立秋,但是真正的秋天似乎還在來的路上,全國各地依舊是“燒烤”模式。除了天氣原因之外,“熱島效應”也是造成城市高溫的一個重要的原因。“城市尚余三伏熱,秋光先到野人家”,早在宋代人們就已經發覺城市溫度高於城郊。這種城市中的氣溫明顯高於週邊郊區的現象就是城市熱島效應。由於在近地面溫度圖上,郊區氣溫變化很小,而城區則是一個高溫區,就像突出海面的島嶼,所以被形象地稱為城市熱島。這一名詞是19世紀初由英國氣候學家賴克·霍德華在《倫敦的氣候》一書中首次提出的。一年中的每個季節都可能出現熱島效應,但是夏季高溫下的熱島效應對人們的生活影響最大。隨著近些年世界經濟的快速發展,城市化進程加快,城市熱島效應也變得越來越明顯。

  新發現

  越潮濕的地區熱島效應越強

  科學家們普遍認為城市熱島效應與城市下墊面、人工熱源以及大氣污染所引發的“溫室效應”等因素有密切的關係。最近耶魯大學森林與環境學院教授李旭輝和團隊在南京資訊工程大學的“耶魯大學—南信大大氣環境中心”通過研究首次提出“越潮濕或越熱的年份,城市‘熱島效應’越強”的科學假設。據李旭輝教授介紹,“同樣的兩個城市,一個建在半乾旱氣候區,另一個建在濕潤氣候區,它們的‘熱島效應’差別很大”。在多雨潮濕的氣候區,對流效應可能使城市白天的平均溫度上升3℃。

  為什麼越潮濕反而越熱?論文第一作者、大氣環境中心博士研究生趙磊解釋,這是由於不同氣候下的植被種類不同所造成的。李旭輝教授告訴筆者,由於樹木的“粗糙度”比人造建築(比如街道、屋頂、停車場)要大,容易産生湍流,提高熱量從地表向大氣的對流擴散效率,從而使得地表的溫度下降。濕潤地區城郊植被多為森林,地表粗糙,對流散熱效率高,而城市中對流效率則相比下降了58%,因此使得城市溫度比郊區高,形成熱島效應。而在半乾旱地區,植物多為低矮的草地, 相比之下城市景觀地表更為粗糙,對流散熱效率更高,會抑制熱島效應,甚至造成“冷島效應”。

  這一結論與我國夏季高溫地區的分佈區相吻合。無論是“老四大火爐”:南昌、重慶、武漢、南京;還是2010年評選出的“新四大火爐”:重慶、福州、杭州、南昌,這些火爐城市均處於我國東部秦嶺淮河以南的亞熱帶季風氣候區,夏季高溫多雨,冬季溫和濕潤。按照李旭輝教授的結論,造成這些城市夏季高溫的原因除了其自身所處緯度因素之外還由於較弱的城市對流效能。

  李旭輝教授及團隊以北美65個城市為研究對象所得出的結論對分析國內各省的城市熱島強度,緩解我國城市,尤其是處於濕潤地區的城市的熱島效應提供了一些新方法。

  新招一

  開發生態綠楔

  綠楔,是近年來一個在城市規劃方案上出現頻率很高的新名詞。生態綠楔多位於城鄉結合部,其內容特徵則由農村建設用地、農田、草地、果園、山體林地、池塘、河流水域等村莊自然景觀構成,其中又多以農田或山體林地為主。

  通過構建這種從城市週邊由寬逐漸變窄楔入城市的大型綠地,可以比較集中地將城郊生態資訊導入城市,並聯繫內、外,主、次骨架。對於緩解城市熱島效應,提高生態環境品質作用顯著。

  湖北省社科院副院長、研究員秦尊文説,武漢市作為四大火爐之一,每年夏天都飽受高溫之苦。近年來,通過對城市內水域的合理規劃,以大東湖綠楔為中心,構建起“一環四湖串七珠”結構形態,即以嚴西湖、嚴東湖、竹子湖、清潭湖以及各湖泊之間的聯通渠組成的環狀濕地串聯七大景區。這一規劃有效增加了城市的水域和綠地面積,使得今年武漢城區的溫度與城郊之間的溫差縮小,熱島效應得到了有效地緩解。“人們普遍覺得今年沒有往年那麼熱。”

  新招二

  建設城市風道

  李旭輝教授建議在城市規劃設計的過程中根據城市主導風向進行通風廊道的設計以提高對流效率等因素,進行城市合理佈局。所謂城市風道,就是將城郊的風“引進來”。秦尊文研究員告訴筆者,建設城市風道的基礎是城市的綠楔建設。以武漢市為例,武漢市目前在建的六大綠楔包括後官湖生態綠楔、府河生態綠楔、武湖生態綠楔、大東湖生態綠楔、湯遜湖生態綠楔、青菱湖生態綠楔。怎樣將風“引進來”呢?武漢市規劃研究院規劃師用梁子湖生態綠楔給筆者作了説明。梁子湖位於武漢市郊,溫度較武漢市中心低,因此這裡的

  涼風由梁子湖水系牛山湖、豹獬湖通過龍泉山風景區,穿過中洲島、栗廟島到達湯遜湖,隨後進入東湖風景區,經水果湖就可吹向武昌中心城區了。這一條風道上由於沒有高層建築物的遮擋,所以風可以暢通無阻地進入市中心。

  “武漢全年大部分風速在2.7米/秒以下。夏季風環境的特點是白天風速較高,晚上風速低。由於夏季夜間的靜風頻率很高,因而武漢的夏季夜晚格外悶熱。”武漢市規劃局相關負責人稱,風道一旦形成後,能使武漢中心城區夏季最高溫度平均下降1℃至2℃。“過去風道規劃更多是處於研究層面,今年啟動的《武漢市城市風道規劃》,將作為實施性規劃,進而上升到法律層面。”為保護城市風道不被侵佔,武漢市規劃局專門邀請了世界城市風道研究專家和武漢大學等本地機構合作,組織編制了“武漢市城市風道規劃管理研究”,今後風道上的新建建築將按照風道規劃進行嚴格管控,包括建築密度、高度等。

  除了緩解熱島效應之外,通過風道把郊外的風引進主城區的做法還能將霾等污染物吹走,所以城市風道建設對緩解城市霧霾也有一定的作用。據悉,目前除了武漢市之外,上海、廣州、杭州等城市均在規劃建設城市風道以緩解城市熱島和城市霧霾。

  新招三

  進行立體綠化

  在研究中,李旭輝及其團隊發現樹木的“粗糙度”比人造建築(比如街道、屋頂、停車場)要大,容易産生湍流,提高熱量從地表向大氣的對流擴散效率,從而使得地表的溫度下降。所以通過增加城市中的綠地面積對改善城市熱島效應有一定的幫助。除了常見的街心花園、山體綠化之外,在夏季同樣以悶熱而著名的福建,市政府通過實施城市立體綠化緩解熱島效應。所謂的立體綠化分為屋面綠化和垂直綠化。屋面綠化是指在高出地面以上,周邊不與自然土層相連接的各類建築物、構築物等的頂部以及天臺、露臺上的綠化。垂直綠化是指利用植物材料沿建築物立面或構築物表面攀附、固定、貼植、垂吊形成立體空間的綠化方式。在今年六月份施行的《福建省實施城市立體綠化暫行辦法》中規定,在未來三年內,城市主幹道沿街和城市出入口、城市中心區、交通樞紐、公園、歷史古跡、風景名勝區、旅遊景點等重要節點、重點部位公共建(構)築物要實施垂直綠化。

  傳統綠化在解決“城市熱島效應”上多是採取地面種植大片草坪或樹木,而“立體綠化”採取的是在墻上和屋頂上種植植物,植物栽種的載體區域發生了重大的變化。“立體綠化”所營造的城市綠色環境更能起到防風滯塵、凈化空氣、降低噪音、吸收二氧化碳、減弱太陽的輻射及調節建築物內的溫度的作用,特別適用於人口稠密、建築物擁擠的城市鬧市區。立體綠化也是目前世界上比較盛行的城市綠化方式。

  新招四

  推廣淺色粉刷

  我們都知道夏季穿深色的衣服較淺色衣服而言會覺得更熱。這是因為深顏色對光的反射率比淺色低,換言之深色衣服更加吸熱。相同的原理同樣適用於城市建設。由於綠楔、風道建設是長期的規劃,需要一定時間才會有顯著效果。為了在盡可能短的時間內給城市“降溫”,可以利用反射率高的材料或進行建築表麵粉刷,在屋頂、路面、停車場等用淺色的材料,使更多的太陽輻射被反射出城市空間,從而給城市“降溫”。

  在李旭輝教授所研究的北美65個城市案例之中,美國芝加哥市在規劃中進行反照率管理,證實這是一個可行的選擇,有利於緩解城市熱島效應。經歷了1995年的熱浪後,芝加哥市制定建築規範,以促進屋頂反射率的提高。從1995年至2009年,該市反照率增加了約0.02,有效地緩解了城市熱島效應。目前我國還沒有城市採用這一舉措,這一成功的案例也為我國的城市規劃研究者提供了一個新的選擇與新的思路。

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