第３Ｏ卷第５期 四 川 环 境 Ｖｏ１．３０。Ｎｏ．５ ２０１１年 １０月 ＳＩＣＨＵＡＮ ＥＮＶＩＲ０ＮＭＥＮＴ ０ｃｔｏｂｅｒ ２０１ １ ・热环境・ 成都城市热环境的空间特点及对策 但玻 ，赵希锦。，但尚铭 ，叶 强 （１．四川省气象台，成都６１００７２；２ 四川省环境保护科学研究院，成都６１００４１； ３．电子科技大学软件工程学院，成都 ６１００５４；４．四Ｊ１Ｉ省气候中心，成都６１００７２） 摘要：简要介绍了城市热环境的形成因素、机理和危害；基于《成都市城市热岛效应的遥感研究》成果，分析了成都 城市热环境所具有的环型特征及其成因；探讨了改善热环境的方法和对策措施。这对于环境保护、城市的可持续发 展，建设“世界现代田园城市”等具有现实意义。 关键词：城市热环境；现状；对策；成都市 中图分类号：Ｘ５７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－３６４４（２０１１）０５－０１２４－０４ Ｓｐａｔｉａｌ Ｆｅａｔｕｒｅ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ Ｃｈｅｎｇｄｕ ＤＡＮ Ｂｏ ，ＺＨＡＯ Ｘｉ－ｊｉｎ ，ＤＡＮ Ｓｈａｎｇ—ｕｒｉｎｇ ，ＹＥ Ｑｉａｎｇ （１．Ｓｉｃｈａａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｏｂｓｅｒｖａｔｏｏ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ １００７２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｉｅｈｕａｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｏｌｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５４，Ｃｈｉｎａ； ４．Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｃｌｉｍａｔｉｃ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００７２，Ｃｈｉｎａ；） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｓ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｈａｚａｒｄｓ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ“Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｕｒｂａｎ Ｈｅａｔ Ｉｓｌａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ Ｃｈｅｎｇｄｕ Ａｄｏｐｔｉｎｇ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＇”，ｔｈｅ ｒｉｎｇ ｔｙｐｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ Ｃｈｅｎｇｄｕ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｔｈｉｓ ｈａｓ ｒｅａｌｉｓｔｉｃ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ ｆ０ｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ“Ｍｏｄｅｒｎ Ｇａｒｄｅｎ Ｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｗｏｒｌｄ”． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｕｒｂａｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｓｔａｔｕｓ；ｃｏＨｎｔｅｒｍｅａｓＨｒｅ；Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｃｉｔｙ 气象学定义，城市热岛效应（Ｕｒｂａｎ Ｈｅａｔ Ｉｓ— 当“热”超过人们能够忍受的程度便形成环境热 ｌａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｓ）是指由于人类活动造成的城市气温高 污染。热岛效应助长高温天气，诱发某些疾病，使 于周围自然环境气温的现象（周淑贞等，１９９４） 。 人心情烦躁，形成高温灾害；（２）能耗增加。人 在环境科学领域，城市内包括空气、下垫面和各种 工降温需消耗大量能源，使城市运行成本增大，并 外部因素组成的与热有关的热现象的总和被称之为 产生大量废热和温室气体，加剧热岛效应，由此形 城市热环境。相对于室内热环境而言，热岛效应是 成恶性循环，加大高温灾害的危害程度；（３）空 城市人居热环境的宏观表现，是城市环境在热力场 气污染。数值模拟证实，城市热岛效应会加重大气 中的综合反映。热岛效应的相关参数可作为城ｆ｝ 生 污染∞ 。热岛环流将郊区近地层的空气污染物向 态环境评价的敏感性指标 ｊ。 城区汇集，使城市空气污染程度加重；（４）造成 城市热环境可能导致的危害有：（１）热污染。 次生灾害。如在自然温度处于某些细菌爆发的临界 收稿日期：２０１１４）１ ２８ 值时，热岛效应会突破临界值，引起卫生防疫问 基金项目：ｌ￣ＩＪＩｌ省应用基础研究计划项目（２００６Ｊ１３—００７—１）。 题；热岛效应还可能使城市雾霾增多、增强，导致 作者简介：但玻（１９８０一），男，四川成都人，电子科技大学软件工 程学院２００８级在读硕士研究生，工程师，主要从事计算 能见度降低，造成交通安全问题；（５）其他环境 软件与遥感应用。 问题。 城市热环境体现了自然界输入城市的能量转化 ５期 但玻等：成都城市热环境的空问特点及对策 １２５ 与人为活动造成的废热、废气排放的相互影响及关 已经非常明显 Ｊ，之后至今环形热岛格局一直存 系。在应用层面，城市热环境问题涉及环境保护、 城市气象、土地利用、生态规划、城市绿化、城市 规划、建筑设计、市政建设、城市交通、医疗卫 生、城市灾害、城市管理以及社会科学等众多学科 和领域。 本文例举的热岛成果来自于历时１０余年、于 ２０１０年完成的《成都市城市热岛效应的遥感研 究》，反映了近年成都市主城区热环境的基本格 局，并进行了对策与措施探讨。当地的地理、气候 条件等不在此赘述。 １ 成都热环境的特点和成因 １．１城市热环境的成因 城市热环境的形成源于自然因素（如太阳辐 射、温度、湿度、风、云等气象要素，以及季节、 地理环境等）、人为因素（如城市规模、特色、下 垫面的改变、人工热源、大气污染物和温室气体， 及城市的活动性等）以及二者的相互作用。例如 研究表明，城市热环境与城市布局和地表性质关系 密切 Ｊ。城市热环境的形成机理概括如下： （１）人工建筑物对太阳辐射的吸收和反射， 以及夜间的长波辐射； （２）城市下垫面的不透水特性，造成蒸发消 耗的潜热量小，对空气的增温作用显著； （３）密集的城市建筑物使城市通风不良，不 利于热量扩散； （４）城市居民生活和生产活动消耗能源，排 放的大量废热、空气污染物等； （５）空气粒子、大气污染物对太阳能量的吸 收和散射，以及二氧化碳等温室气体的增温作用。 １．２成都热环境的趋势和特点 使用ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ（美国国家海洋大气局／ 改进的甚高分辨率扫描辐射仪）卫星遥感数据， 得到成都市近年热环境（热岛）的空间形态特征 见图１和图２。图中的面积约８６６ｋｍ ，由内到外的 环形道路依次为一环路、二环路、三环路和绕城高 速公路。 主要结果是：下午，１０年前为中心型热岛格 局，近年为环型。２０００年３月２６日１６：４０（北京 时，下同）的温度场见图ｌ，为中心型热岛格局， 高温区位于城区东部、高温中心有２个，分别位于 火车东站和热电厂至钢管厂一带。研究发现，成都 市在２００３年出现环形热岛雏形，２００４年环形热岛 在。２０１０年３月１２日１４：１０的温度场见图２，由 次高温区（图中的橘红色）构成了向西北方开口 的环形热岛，热岛环大体位于二、三环路及其外 侧。环上分布着多个高温中心，分别位于东北部的 火车东站①、东部的热电厂②、南部的高新开发区 ③，西南部红牌楼④至金花⑤的制鞋、家具企业和 商城，汽配商城、小食品商城，火车北站⑥以北的 批发商城⑦和建筑装饰材料商城⑧，以及外环高速 路东南方的大面铺⑨方向和西北部的红光镇⑩等地 方，而城市地理中心的温度值相对较低。 在夜问，过去和现在均属中心型，且高温中心 与城市中心重合（图略）。随着昼夜更替，中心型 与环型交替演化。无论白天还是夜间，热岛的规模 都已显著扩大。 ——道路 一河流 ０ ｂ ４ ＝＝＝＿－＿一 图１ ２０００—３—２６，１６：４０的热岛温度场 Ｆｉｇ．１ ＵＨ１ ａｔ １６：４０（ＧＭＴ＋８）ｏｎ Ｍａｒｃｈ ２６ ，２０００ ℃盯 ０ Ｏ Ｏ ０ Ｏ∞趁 Ｏ ０ Ｏ加 ０ ０儒仃 Ｏ ℃ ——道路 一河流 ０ ｈ ４ ＝＝＝，Ｉ一 图２ ２０００—３—２６，１４：１０的热岛温度场 Ｆｉｇ．２ ＵＨＩ ａｔ １４：１０（ＧＭＴ＋８）Ｏｉｌ Ｍａｒｃｈ ２６ ，２０００ １．３成都热环境现状的成因 一系列措施使二环路以内老城区的热岛效应得 到缓解。２００２年以来，成都市创建并被评为“国 １２６ 四川环境 ３０卷 家环境保护模范城市”、“全国文明城市”、“十大 宜居城市”的过程中，实现了东郊传统工业区整 体搬迁，城市清洁能源改造，府南河和沙河治理， 城市绿化、公园和湿地建设等目标，改善了城市功 城市生态法。在城市生态系统中，不同层次的 因素之间进行着物质和能量交换，良好的城市环境 具有调节小气候的作用。城市生态法就是运用生态 学、仿生学等的理念、原理、方法和现代科学技术 手段，通过调节城市生态系统内生物群落和周围环 境之间的相互作用，达到改善城市热环境目的。为 能结构，减少了大量废热排放，缓解了老城区的热 岛效应 ’。 。比较突出的是，杜甫草堂和浣花溪公 园及周边的绿地规模较大、绿化状况良好，在该区 此，首先要控制合理的城市生态容量。即在最大限 度地实现经济效益和社会效益的同时，保持良好生 域形成了明显的“冷岛”（图２中的Ｌ处）。 城市发展使高温环境规模扩大并增温。其结果 是火车东站及其周边保持高温区，三环路附近等地 方热场温度明显增高。 成都为单中心饼状模式城市，在４条环形主干 道之间还有若干环形道路。近几年成都机动车保有 量剧增，线源道路机动车总车流量出现明显的环形 态平衡的城市规模、人口数量与密度。这是改善城 市热环境的基础。其次是科学的城市绿地系统规 划。充分利用城市林草植被和水体对改善城市热环 境的气候调节作用。第三是营造建筑与环境良性循 环的生态小系统。城市设计时，要根据当地的土 壤、水份、植物生长空间等条件，正确选择树种草 种，适地种植；合理利用屋顶、阳台和墙面绿化等。 以上方法相互联系，往往有机结合运用。 ２．２缓解城市热岛效应的措施 特征，三环路最大，达５０００～８２７０辆／小时，二环 路次之＂ 。机动车的流量特征与环形热岛“不谋 而合”。分析认为，二、三环路宽阔的硬质表面道 路和大量的机动车废热及温室气体排放促进了环形 热岛格局的形成。另一方面，环形热岛将改变城市 加强对自然热和人为热的控制，努力缓解热岛 效应的措施有： ２．２．１科学地利用土地和城市规划，提高土地利 用类型的多样化程度 ，合理进行功能区布局、 热力场和动力场，导致大气污染物浓度空间分布特 点的改变 ２ 城市热环境的对策 ２．１ 改善城市热环境的方法 改善城市热环境的方法有系统＿丁程学的方法 道路规划，发展卫星城，降低中心城区的建筑密 度。同时，注意城市通风效应。 ２．２．２城市绿地系统规划要尽可能保护自然环境， 建设城市绿色廊道。应合理增加公共绿地（公园、 花园广场等）、湿地（河流、湖泊）和其他绿地， （系统工程法）、建筑规划及型体控制的方法（规 划控制法）和城市生态学的方法（城市生态 法） 。 建筑物外墙和屋面绿化，优化配置绿化植物的品种 等，增大潜热耗散。 ２．２．３推进节能减排措施和能源的循环利用。提 系统工程法。首先确定热环境的整体目标，并 根据系统工程学的理论建立城市热环境的多级系 倡使用清洁能源，提高能源的使用效率，余热的回 收利用，建筑物的隔热、保温、采暖，合理设置废 热排放地点以及分散排热等。 统；综合分析各子系统，使各级之间的关系和整体 结构最优化。在此基础上研究制定城市活动性的科 转机制。在运行中运用信息反馈理论，进行整 体目标调整、系统结构调整和运行机制调整，力求 满足人居环境要求并且科学可行。 规划控制法。气流对热量具有输送作用。建筑 规划及型体控制的方法就是运用物理学的通风原 理、风压原理、流场和波动特性，将生态学理念引 ２．２．４建筑物的物理结构合理，建筑材料节能环 保。如，合理使用玻璃幕墙，减少建筑物内部吸热 而导致的空调耗能增加，降低对周围环境的光污 染，避免大楼间的光热反射；推动并鼓励节能环保 建材的研发和使用，减少空调耗能等。 ２．２．５加强交通管理，执行严格的机动车废气排 放标准。提高驾驶人员素质，提倡遵守道路交通法 规、安全驾驶、环保驾驶，提高道路通行能力。 ２．２．６部门应制定有效缓解热岛效应的相关 ，采用必要的措施，加强监管和引导。研究城 市运行科学化管理的措施和方法，如发展公共交 通，错时上下班等。 入城市建筑的规划设计。通过对建筑物平面、剖面 和立面等的型体，以及建筑物朝向、群体的排列和 组合，各建筑物的外部空间进行合理设计与组织， 来正确引导和利用由于建筑物影响而产生的“建 筑风”，从而影响建筑物对太阳辐射的吸收率，影 响建筑物的吸热和散热效果。 ５期 但玻等：成都城市热环境的空间特点及对策 ｌ２７ ２．２．７加强热环境科学研究。城市结构是变化的， 社会关心、参与，并建立部门之间的协调配合机制 等。 城市运行是动态的，因此，热环境的特点和规律也 是演化的。应持续进行热环境的基础研究和应用研 究，针对性地提出改善措施。 ３ 结 语 创建良好的城市人居环境是城市建设和管理的 非常重要方面。运用科学理念和现代技术探索改善 ２．２．８加大宣传力度，增强全社会的环境保护和 节能意识。如，鼓励使用公共交通工具，空调的合 理使用，城市美化灯具、耗能设施的节约使用等。 ２．３环形热岛的危害特点及对策 ． 城市环境的方法是城市可持续发展的必由之路。 成都的城市化进程正在快速推进，“世界现代 ２０１０年５月２４日夜间２３时许，成都市中心 田园城市”建设正在起步阶段。有针对性地研究 城区被灰白的烟雾笼罩，能见度大幅度降低，空气 刺鼻难闻，烟雾熏得人眼难睁甚至流泪，并且影响 交通安全¨引。这是成都周边农村燃烧秸秆，在中 心型热岛作用下造成的后果。 成都白天的环型热岛容易造成空气“双重循 环”污染。这是由于，一方面城市核心区因空气 较冷下沉，并向周围辐散；另一方面，郊外近地层 空气向中心城区辐合。因此，内、外两方面气流携 带空气污染物在二、三环路汇集，形成“双重循 环”，加重这些地方的污染程度。 针对成都市现阶段环型热岛的特点，应予充分 重视并科学应对： （１）对规模较大的高温中心采取重点突破。 考察、分析和研究高温中心区（如北三环附近的 批发商城、红牌楼至太平园片区、火车东站至热电 厂片区等）的性质、成因，采取相应的工程整治 措施。 （２）强化城市的生态走廊，增强主导风向上 的廊道效应；针对高温中心的位置和特点，局部调 整城市规划；采用绿色建材、建筑形体控制及气流 引导等方法，缓解重点地方的热岛强度。 （３）打造类似于杜甫草堂、浣花公园及周边 成规模的良好绿化片区。 （４）改善二、三环路等干道环境，严格控制 机动车废气排放，加强交通管理等。 （５）对于环境大气质量，面对环形热岛格局 应针对性地设置一些环境监测点位，为进一步弄清 环境质量状况和演化规律奠立基础。 （６）其他相关措施。如，城市热环境的重点 治理也是涉及领域较宽的一项系统工程，应动员全 城市热环境对于创建良好的人居环境等具有深远影 响和现实意义，应该引起各级部门、相关领域 的科技人员、企业和全社会的广泛关注，加以提前 防范。 参考文献： ｒ３ Ｌ ｒ４ Ｌ ５ ｒＬ ｒＬ ６ ｒ；７ ［１］周淑贞，束］炯．城市气候学［Ｍ］．北京：气象出版社，１９９４． ］１Ｊ １Ｊ ｊ［２］ 王敏，黄沈发，鄢忠纯．上海市生态环境功能区划研究中的 两个重要指标［Ｊ］．环境科学与技术，２００６，２９（１１）：１０２— １Ｏ５． 张凯杨，许春晓，崔桂香，等．城市热岛成因及其对污染物扩 散影响的数值模拟［Ｊ］．气象与环境学报，２００７，２３（３）：１０— １４． 李鹛，余庄．基于遥感技术的城市布局与热环境关系研 究——以武汉市为例［Ｊ］．城市规划，２００８，３２（５）：７５－８２． 张伟，但尚铭，韩力，等．基于ＡＶＨＲＲ的成都平原城市热 岛效应演变趋势分析［Ｊ］．四川环境，２００７，２６（２）：２６－２９， ６２． ＤＡＮ Ｓｈａｎｇ—ｍｉｎｇ，ＤＡＮ Ｂｏ，ＬＩＡＯ Ｊｉ，ｅｔ ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ｈｅａｔ Ｉｓｌａｎｄ ａｎｄ ｉｔｓ Ｄｒｉｖｅｒｓ ｉｎ Ｃｈｅｎｇｄｕ［Ｃ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ，ＣＨＩ— ＮＡ，Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ：１６ｔｈ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉ－ ｕｍ ｏｎ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，２００７， Ｏ２７７．７８６Ｘ，７１２３：ｆｒｏｍ ７１２３０Ｅ－１ ｔｏ ８． 成都市环境保护科学研究院．成都市中心城区机动车排气 污染状况及控制对策研究［Ｒ］．成都：２００９． 陈宏．改善城市热环境方法初探［Ｊ］．武汉工业大学学报， ２０００，２０（５）：５８－６０． 岳文泽，徐建华，徐丽华．基于遥感影像的城市土地利用生 态环境效应研究——以城市热环境和植被指数为例［Ｊ］．生 态学报，２０ｏ６，２６（５）：１４５０－１４６０． 钟振宇．四川在线［ＥＢ／ＯＬ］：ｈｔｔｐ：／／ｅｄ．ｑｑ．ｃｏｒｎ／ａ／２０１００５２５／ ００１ １４８．ｈｔｍ．２０１０ ０５ ２５． ８
