城市熱島效應與地面鋪裝

據研究表明，城市下墊面儲存的熱量4Qs，其平均值相當于地凈輻射的15%~30%，郊區下墊面有農作物、樹木和草覆蓋著，其平均0Qs相當于地凈輻射的5%~15%，而裸露地面約為25%~30%。城市下墊面白天吸收太陽輻射能，并將這部分熱量儲存起來，日落后再將熱量向四周釋放。同時城市工業生產、汽車等排放的熱量遠比郊區大。

由于城市下墊面(以混凝土和石材為主)的比熱容和導熱系數明顯高于鄉村下墊面(以天然土壤和植被為主)，因此城市下墊面的蓄熱量也明顯高于鄉村下墊面。日落后，通過長波輻射，城市下墊面地表向上部空氣輻射較多的熱量，地表溫度的降低也相對較慢，這是造成夏季城市夜間氣候相對炎熱的重要因素。

地面鋪裝吸收了凈輻射和人為熱，一部分儲存在下墊面內部，其余的部分則通過蒸發方式將顯熱(又稱為可感熱)輸送給空氣(通常夏季城市地面溫度高于氣溫)。下墊面的水分通過蒸散(包括從濕潤的地面蒸發和從地表植被蒸騰)輸送潛熱，城市下墊面向空氣潛熱輸送量的大小主要取決于下墊面可供蒸發的水分量的大小。

據美國芝加哥、洛杉磯等10個大城市統計，市內住宅、工廠及公共建筑占全市總面積的50%，人工鋪設道路約占全市總面積的22.7%，這兩者都是不透水的。上海不透水面積更是高達80%以上，世界上的主要城市不透水面積大都在50%以上。城市中可供蒸發的水分比郊區少，其下墊面向大氣提供的潛熱因此小于郊區。

每次降雨之后，雨水很快從陰溝和其他排水管道流失，雨水滯留地面的時間短，城市市區地面水分蒸發量少;郊區士壤能夠使雨水滲透并滯留在土壤中緩慢蒸發，因此提供給空氣的潛熱比城市多。此外，郊區有大片自然植被和人工種植的農作物，這些植物方面可以截留一定數量的降水， 不使它很快變為徑流流失，增加地面水分的滲透和蒸發;另方面，通過蒸騰作用，增加空氣中的水汽和潛熱。城市中除了公園和行道樹木外，綠化面積小，植物的蒸騰作用遠效應郊區。

影響下墊地面溫度的變化，首先是由該地面熱量收支不平衡引起的，白天當地面吸收的熱量多于放出的熱量時，地面就會增熱升溫;反之，夜間當地面吸收的熱量少于放出的熱量時，地面就會冷卻降溫。引起地面溫度變化的熱力來源是太陽輻射，但對于不同地面，即使獲得相同的太陽輻射，地面溫度仍然有很大差異。造成這種差異的原因有很多，地表面濕度不同是其中重要的原因之一。有研究表明， 城市熱島強度隨著城區不透水地表面積的增大而增強。

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