城市热岛效应对生态环境有哪些影响

城市热岛效应对生态环境有哪些影响

城市热岛的生态环境效应温度是生态系统的重要生态因子之一.城市热岛改变了城市热量环境,影响区域气候、城市水文、空气质量、城市土壤理化性质、城市生物的分布与行为以及诸多城市生态过程如物质代谢、能量循环等,引发出一系列生态环境问题.
城市气候特征城市气候在人类活动的影响下,形成了有别于郊区的局部气候特征.各个气候因子如日照、辐射、气温、风向、湿度、云、雾和降雨等之间相关联系、相互制约,呈现一定规律性.城市热岛与城市干岛、湿岛、混浊岛和雨岛等之间可以相互影响、相互转换[9].由于城市蒸发、蒸腾量都远比郊区小,而城市气温又比郊区高,使得城市中空气的平均绝对湿度和相对湿度都较小.
但在一定的条件下,城市夜间的绝对湿度又会较高形成“城市湿岛”.城市热岛效应会引起局地环流,使得城市风场特征极为复杂.热岛的存在使得城区凝露量、结霜量、霜冻日数、下雪频率和积雪时间都小于郊区[9].一项在纽约的试验表明:在中心区曼哈顿冬季降雪不足30% ,低于都市区周围的40%45%[10].另外一个有代表性的例子就是L indquist在瑞典的L und城,1965年冬季测得郊区降雪量为68cm,而城市中心仅为3cm;中午时刻市中心和郊区气温分别是015℃、- 110℃;等降雪线几乎是以市中心为圆心的同心圆.
城市热岛还改变着其它城市气象,例如云和雾的发展,闪电的频率等.城市水文特征热岛效应影响着云的形成和运动,对局地降雨及降雨机制产生影响,使得城市区域水文特征发生变化:城市地区的降水量、地表径流明显大于周围农村地区;但蒸发量、地下径流明显小于周围农村地区.一般认为,城市热岛可以增加城市的降雨,增加的区域集中在市中心及其下风向范围.主要是由于在静风的条件下,热岛使得城区气压相对较小,乡村较冷的空气流向城区,形成局部空气对流,产生降雨.但城市热岛效应只是增加了降雨量而不会引起降雨,即它不会提高降雨次数,只是刺激降雨量.热岛效应引发的降雨并不是发生在热岛强度最大的时候,而是发生在空气湿度相对很高、城市边缘气团不稳定的时期[17].这是因为当空气太稳定时,不会发生对流;而空气十分不稳定时,大范围的空气对流又会掩盖城市热岛的影响;所以只有在微弱的气流下,有相对较高的空气湿度,不规则的热岛才可能起到关键作用.城市热岛影响降雨格局一贯被认为是由于城市污染导致浓缩核(condensation nuclei)增加、高耸建筑使得地表粗糙度提高等引起,但最近的研究表明:提高浓缩核不会引起降雨增加.Rosenfeld声称由于城市污染可以提高浓缩核,但很少会合并(coalescence)形成雨滴.
对上海研究表明:不同的热力背景对下垫面降雨分布有不同影响,降雨量依次从自然背景、低温背景、高温背景递增.在自然背景下,年降雨为97412mm,在低温背景下则为102712mm,增加53mm,增加幅度为514% ,而高温背景下年降雨则为107517mm,增加了1015mm,增幅为1014