城市热岛效应是在某个特定的季节或一年中的某些时候更强?

Question

众所周知，城市往往比周围的景观更温暖，这就是所谓的“城市热岛效应”。

在夏天，空调系统输出的热量更大。在冬天，供热系统(热泵除外)输出的热量更大。这些是造成这种结果的主要原因吗，还是有其他原因?

问题总结:城市热岛效应产生的原因是什么?热岛效应在一年中的特定时间会更强吗?

Answer 1

就像地理中的许多概念一样，我不认为有一个确定的答案——它很可能因城市而异，因年而异。城市热岛(UHI)效应受到许多不同变量的影响，如反照率(表面的反射率)、接收和释放太阳辐射的材料的比热、向地面的热传导、云层覆盖、风，以及你提到的人为产热。

在一个四季分明的城市里，这些变量中的大多数都是相互独立变化的(可能除了材料的比热)。例如，在一个假想的降雪量大的城市中，由于覆盖在低反射率表面(如沥青、屋顶等)上的雪具有高反射率，反射率在冬季可能会高得多，这可能会导致吸收太阳辐射的表面减少，从而减少其对UHI的贡献。然而，正如问题中所提到的，在假设的城市中，建筑物、水/下水道管道、车辆等的潜热对UHI效应的人为贡献可能更高。此外，冬季的风型可能会改变，在冬季带来更多的冷空气，而不是夏季，这将抵消人为因素带来的增加。

此外，城市热岛的影响通常在黄昏最明显，这时大部分来自太阳的短波辐射(在太阳下储存了一整天)以长波辐射的形式释放出来。考虑到这一点，另一个可能起作用的因素是白昼长度。许多四季分明的城市都位于中纬度地区，四季之间白天的长度是不一样的。因此，夏季白昼较长意味着夏季的UHI效应会更严重，因为地表有更多的时间吸收来自太阳的短波辐射。

问得好，抱歉没有明确回答。在目前有限的研究中，似乎还存在着一些空白和冲突。

UMN的一名研究生认为冬季的UHI效应更严重(但没有真正解释原因)，而TR Oke建议夏天更糟，而詹姆斯·沃格特建议与春季和秋季(中纬度地区)相比，夏季和冬季的热岛效应一般更强。

Answer 2

城市热岛(UHI)效应随都市圈人口规模的变化而变化。城市越大，城市热岛效应越大。城市热岛不是由于人为活动(例如空调)产生了更多的热量，而是主要是土地利用变化问题(例如从植被到城市)。植被比混凝土和建筑表面更能调节热量和水分，混凝土和建筑表面在晴朗的天气会吸收更多的热量，然后在整个晚上散发热量。城市热岛效应在夜间最强，此时白天有显著的地表直接加热(例如晴朗的天空条件)，当大气边界层逆温足够接近地面以防止通风/与上方空气混合时。

从http://en.wikipedia.org/wiki/Urban_heat_island：

城市热岛(UHI)有多种原因。夜间变暖的主要原因是，与郊区和农村地区不同，白天吸收的短波辐射仍然在混凝土、沥青和建筑物内。这些能量在夜间以长波辐射的形式缓慢释放，使冷却成为一个缓慢的过程。另外两个原因是地表材料热性质的变化和城市地区缺乏蒸散作用(例如由于缺乏植被)。随着植被数量的减少，城市也失去了树木的遮荫和冷却作用，树叶的低反照率，以及二氧化碳的去除。城市地区常用的路面和屋顶材料，如混凝土和沥青，与周边农村地区相比，具有显著不同的热容性能(包括热容量和热导率)和表面辐射性能(反照率和发射率)。这导致城市地区的能量平衡发生变化，通常会导致比周边农村地区更高的温度。引发UHI的其他原因是几何效应。许多城市地区的高层建筑为反射和吸收阳光提供了多个表面，提高了城市地区的供暖效率。这就是所谓的“城市峡谷效应”。 Another effect of buildings is the blocking of wind, which also inhibits cooling by convection and pollution from dissipating. Waste heat from automobiles, air conditioning, industry, and other sources also contributes to the UHI. High levels of pollution in urban areas can also increase the UHI, as many forms of pollution change the radiative properties of the atmosphere. As UHI raises the temperature of cities, it will also increase the concentration of ozone in the air, which is a greenhouse gas. Ozone concentrations will increase because it is a secondary gas, aided by an increase in temperature and sunlight.

从http://www.epa.gov/heatisland/about/index.htm它说:

随着城市地区的发展，城市景观发生了变化。建筑、道路和其他基础设施取代了开阔的土地和植被。曾经透水潮湿的表面变得不透水干燥。这些变化导致城市地区比农村地区更温暖，在景观中形成一个更高温度的“岛屿”。热岛出现在地表和大气中。在炎热、阳光充足的夏天，太阳可以将干燥、暴露的城市表面(如屋顶和路面)加热到比空气温度高50-90华氏度(27-50摄氏度)的温度，而阴影或潮湿的表面(通常在更多的农村环境中)则保持接近空气温度。城市地表热岛通常在白天和晚上都存在，但在白天阳光明媚的时候最强烈。相比之下，城市大气热岛通常在上午晚些时候和全天较弱，在日落后由于城市基础设施的缓慢释放热量而变得更加明显。拥有100万或以上人口的城市的年平均气温可能比周围环境高1.8-5.4°F(1 - 3°C)然而，在一个晴朗、平静的夜晚，温差可达22°F(12°C)。