妳是在誇我咩
城市热岛的成因及控制
论文导读:“城市热岛效应”也称“大气热污染现象”,是指城市市区气温高于郊区气温,高温城区处于低温郊区的包围之中,在用等温线表示的气温分布图上,形成内高外低的岛屿形式,故称为“城市热岛效应”。环保专家认为,“热岛效应”80%的因素归咎于绿地和湿地的减少,城市热量的排放因素只占20%,所以城市热岛效应的控制重点是绿地和湿地的建设。而卫星热红外遥感技术能有效、全面地探测到下垫面的温度特征,周期性、动态地监测城市热环境变化趋势,是研究城市热岛效应的有效手段。
关键词:城市热岛效应,城市热环境,成因,控制
一、城市热岛效应
“城市热岛效应”也称“大气热污染现象”,是指城市市区气温高于郊区气温,高温城区处于低温郊区的包围之中,在用等温线表示的气温分布图上,形成内高外低的岛屿形式,故称为“城市热岛效应”。
城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1 ℃以上,夏季城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出6 ℃以上。在全球高速城市化的背景下,城市热岛已经成为影响城市环境的要素之一,对城市公共健康、空气质量、能源消耗等方面构成了严重威胁。
二、城市热岛效应成因分析
城市热岛效应的形成与许多因素有关,城市化是形成热岛现象的主要原因。
1、下垫面的变化
城市微气候的形成与城市人工构筑的下垫面有着密切的关系。由于城市与郊外的下垫面不同,形成各自的热环境和热平衡(图1、图2)。
图1郊外的热平衡图2城市内的热平衡
城市地表无机化,越来越多的地表被建筑物、混凝土和柏油所覆盖,绿地和水面的减少使蒸发作用减弱,大气得不到冷却;同时,这些人工构筑物热容量小,在相同太阳辐射条件下,比自然绿地、水面等升温快。
2、人工热源的影响
城市中大量的人为热排放也是产生热岛的重要原因。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料,每天都在负外排放大量的热量。
3、城市中的大气污染
城市中的机动车,工业生产以及居民生活所产生的氮氧化物、二氧化碳和粉尘待排放物,这些物质会吸收城市中人工构筑物的热辐射,产生温室效应,从而引起大气进一步温升。在城市热岛现象的影响下,城区气温比周围郊区的农村高,城市地区的热空气上升,并在高空向四周扩散,周围郊区的较冷空气流入城区,这样就形成城市特有的热岛环流。城郊工厂排出的污染物可随热岛环流由低空吹向城区,使城市污染物浓度升高,进一步增强了城市的热岛效应。
4、城市建筑物密度和负荷
高密度的建筑物增加了太阳辐射的直接吸收和太阳辐射反弹吸收, 城市中高层建筑物林立,影响风的自然流动,也是导致城市热岛效应的原因之一。
5、城市能耗
城市大量的能耗增加了表面大气的温度,也使热岛效应增强。特别是夏季高温天气下的建筑空调负荷大大增强了热岛效应,反过来,城市热岛效应又增加了空调能耗,形成恶性循环。
此外,城市建成率、几何形状、城市规模和城市地理位置也与热岛效应存在明显的相关关系。
三、城市热岛效应的控制
绿地和水面是有效缓解城市热岛效应,调节和改善城市微气候环境的最有效因素。环保专家认为,“热岛效应”80 %的因素归咎于绿地和湿地的减少,城市热量的排放因素只占20 % ,所以城市热岛效应的控制重点是绿地和湿地的建设。
1、大力推广城市立体绿化
植物对太阳辐射的吸收率高,透过率低;植物可通过蒸腾作用带走大量热量,提高空气湿度;特别是树木通过遮挡阳光可以大量减少辐射热。植物对太阳辐射的反射率一般为10 %~20 % ,对红外线的反射率高达70 %以上。研究表明,当一个区域的绿化覆盖率达到30%,热岛强度明显减弱;绿化覆盖率大于50%,热岛缓解现象极其明显。植物因为进行光合作用,可以产生良好的环境效益,这对缓解全球温室效应,补救臭氧层空洞都会起到非常重要的作用。
在城市绿化中应进行合理的乔灌草搭配,尤其是乡土树种的种植。应舍弃一味种植草坪和名贵树木的不合理做法。论文参考网。由于城市用地紧张,城市绿化中除了进行水平方向森林规划外,应向立体绿化方向发展。城市有大量的水泥或混凝土屋顶、墙体、立交和边坡,这些裸露表面为立体绿化提供了可能。发展立体绿化是缓解城市热岛效应的重要方法。
建筑物的屋面是建筑与大气接触的重要界面。而城市中屋面的面积占去了整个城市面积的50 % 左右。增加屋顶绿地覆盖面积,不仅可以降低空调能耗, 而且还能调节室外气温.具有减缓城市热岛效应的作用,生态效益显著。
2、保护自然湿地,努力构建人工湿地
水体热容量大,水分蒸发多,增温降温缓和,城市内水面的存在,可在一定程度上缓解城市热岛现象。城市化导致大量的城市农田、水塘、湖泊、内河、沼泽等湿地减少或消失,不透水混凝土建筑、道路和广场,使大量的降水直接通过排水网流失。湿地的减少或消失,天然降水的白白流失,致使城市失去了通过蒸发带走城市热量,降低热岛效应的机会以及水通过促进林木生长,间接降低热岛效应的可能性。要在大力保护原有湿地的基础上(包括城郊湿地的保护),在城市进行人工湿地的构建,这是降低热岛效应的有效方法。此外,积极改善不透水下垫面层,利用透水性材料(透水砖等),有资料表明透水性水泥混凝土路面可降低路面温度约5℃,所以,城区中透水性铺装与城市水体蒸发及绿化体系的蒸腾作用一样,对改善城市市区热环境及形成局地风都有明显作用。
3、构建合理的城市规划结构
注重城市建设的合理布局,在城市规划方面实施可持续发展战略。
城市热岛效应与城市规模有一定的相关性。有学者认为城市扩展是城市热岛效应形成的主要原因。人口高密度区同时也是建筑物高密度区和能量高消耗区,不可避免地形成高气温区。据研究, 10万人口的城市热岛效应可达℃,100万人口的城市热岛效应可达℃。因此,必须对城市规模进行规划,将城市的人口数量控制在一定范围之内。同时,要控制市区人口密度和建筑密度和高度,选择通气流畅的地形进行城市建设,因地制宜,对城市的各个功能区进行合理布局,加大空气流动空间,尽量使主干道与夏季盛行风的方向一致。
4、降低设备能耗,合理规划城市能源
通过改进能源消耗设备构件,更新能源使用方法,提高能源使用效率,减少能源损耗。将城区分散的、低效率的小热源控制起来,大力推广集中供热,以提高能源利用率;尽可能考虑集中空调方式, 以减少建筑物HVAC 系统向空气的排热。可以通过改进建筑空调技术、积极探索和推广新能源利于技术(如地源热泵技术)、大力开展建筑节能,还应制定相应的政策法规,推动节能措施的落实。
在经济合理、技术可行的情况下,可以适当利用绿色能源,如风能、太阳能、生物能、地热等。不仅节约能源,将一部分太阳能转换为其他形式能源,减少了辐射能中直接转换为热能的能量,即减少了太阳辐射对城市热岛现象的影响。
5、发展“生态隔热”建筑表皮
建筑节能技术通常使用白色或浅色处理建筑表面的“反射隔热”、增大建筑围护结构的热阻的“热阻隔热”、采用人工材料构造的遮阳设施遮挡太阳辐射的“遮阳隔热”等,都是将太阳辐射热直接转移到室外,在满足建筑室内热舒适与建筑节能的同时,却带来了城市热岛强度的增加。所以,目前我们应弱化热岛控制中推行反射饰面材料等常规手段,采用绿色植被、水体介质等具有生态要素的复合体,将其置于建筑表面构成生态建筑表皮,将吸收的太阳辐射热经过物理、生化反应之后,通过蒸腾作用以水分蒸发方式散热。这样,就可以降低建筑表皮对周围环境的太阳辐射反射和热量转移,从根本上改善了建筑外部的热环境,减弱了城市的热岛效应。
6、规范城市交通系统
提倡公共交通,控制私人小汽车数量,逐步用清洁液化气取代石油作为城市公交车和出租车的主燃料。目前,国外已研制出以电力作为机动车动力的新技术,这将对城市热岛及城市气候环境产生积极的影响。同时,对城市大量交通进行有层次的划分,对车辆进行分流,促进城市大量集聚的热量、温室气体以及悬浮颗粒物分散,减少尘罩作用,降低热岛效应。
四、研究现状与建议
1.热岛效应的研究现状
多年来,众多学者对城市热岛现象做了大量的研究工作。国内外不少学者根据观测资料分析指出了城市温度场及城市热岛强度的影响因素,并提出了城市热岛强度与某些因子的相关模式。论文参考网。不少学者对城市能量平衡中的一些物理过程进行了广泛的探讨,取得一些有益的成果。近几年来我国研究人员从城市的人口密度、绿地数量和分布、建成区面积、人为热、大气污染、地形等方面研究了城市热岛的范围、强度与这些因素之间的关系,也针对城市热场分布与土地利用、覆被之间关系进行了研究。
常规的城市热岛研究以监测为主,根据监测结果分析影响城市温度场及城市热岛强度的因素。常规监测方法采用线路观测和定点观测相结合,由于观测不可能同步进行,观测点位的密度不高,这种方法不能全面、同步地反映地面热辐射状况。而卫星热红外遥感技术能有效、全面地探测到下垫面的温度特征,周期性、动态地监测城市热环境变化趋势,是研究城市热岛效应的有效手段。常用的热红外遥感技术有气象卫星NOAA AVHRR、陆地卫星(Landsat)TM等。相比气象卫星NOAA AVHRR 地面分辨率(1 km ×1 km),陆地卫星(Landsat) TM6 具有120 m ×120 m 的地面分辨率,对于要求精确分析的区域,TM6 是较好的选择。此外,日本九州大学城市与建筑环境实验室开发的城市热岛模拟软件——AU SSSM TOOL , 可对典型区域的热环境进行模拟,对城市的合理规划提供参考。论文参考网。
2.几点建议
首先,热岛效应的研究应从基础资料的调研、收集入手,实地监测城市不同地区热流方向及大小,对建筑气候小区进行划分。其次,在城市不同地区、不同建筑条件下,尤其是热岛现象显著地区建立监测站,进行测量,获得城市重点地区热岛现象的变化模式。这些实地监测数据对当地城市和建筑气候小区的数学模型的建立和修订是非常重要的。最后,根据实测数值,可以建立当地建筑和城市环境的能量平衡模型,包括建立模拟当地的城市气候小区、城市下垫面层、人工排热与热岛效应之间的有机联系模型。
五、结语
21世纪环境和能源问题影响着城市形态和人们的社会生活,热岛效应对城市热环境的影响亟待解决。通过对热岛效应的研究,把握城市热效应分布与城市发展的关系,对促进城市规划和生态环境建设,推进城市可持续发展,提高人居环境质量具有重要的意义。
海晴whisper
当前高校形势与政策课 教育 教学中存在着高校重视不够、师资队伍不稳定、教学形式单一等主要问题。我整理了形势与政策课程论文,希望大家有所收获!
在世界能源需求不断增长、供需矛盾进一步恶化的背景下,西亚北非动荡和日本核事故两大 热点 问题对世界能源形势产生了深远影响。西亚北非局势影响地区能源生产和运输安全,导致国际油价波动,对能源消费国经济发展造成负面影响。日本核事故沉重打击了全球核能产业,对世界各国的核电政策造成不同程度影响。从长期看,化石能源的主体地位不可撼动,石油价格仍面临上涨压力,并因此为天然气发展带来新的机遇。核能不会退出历史舞台,但重拾发展信心需要相当长的时间。相关国家针对南海、北极等潜在能源重要产地的争夺将进一步加剧。
中国能源安全和产业发展也受到上述热点问题困扰。中国严重依赖西亚北非地区的能源供应,动荡引发的油价高涨也使中国面临更严重的输入性通货膨胀。中国尽管未放弃核能发展,但明显放缓了步伐。
一、当前世界能源的总体状况
能源一直是关乎世界各国经济发展和民众生活的重要议题。当前,能源消费继续强劲增长,供需矛盾进一步恶化。化石能源在世界能源总体消费中占据主体地位。目前,世界大部分能源仍掌握在西方国家手中。其他能源尤其是新能源发展迅速,但要取得实质性进展尚需时日。国际油价难以回到低位,价格波动对能源生产国和消费国都造成严峻挑战。
1、能源供需关系总体紧张
进入21世纪后的绝大部分时间里,能源供应趋紧。在这期间,尽管在世界范围内石油供需总体上保持平衡,供略大于求,但这一平衡十分脆弱。往往由于自然灾害、气候变化、局部战争、社会动乱、恐怖活动等原因,在某些国家和地区、某些季节或某一时间段、某些石油品种出现断档,致使某些国家和地区不时发生油荒、电荒等能源供应紧张局面。
总体看,能源生产能力增长缓慢,能源消费需求却快速上升。近20年来,在世界范围内新发现的油田越来越少,特别是特大油田。世界现有的四个超级油田中,墨西哥的坎塔雷尔、科威特的布尔干、中国的大庆油田产量早已开始下降,只有沙特阿拉伯的加瓦尔油田还保持高产。未来,俄罗斯位于西西伯利亚的重要油气田的产量也会下滑,除了要在传统的产能地区西西伯利亚发掘新产量,还需要开发基础设施落后的东西伯利亚地区甚至北极地区。俄罗斯能否有足够的资金支持开发投入,仍面临不确定因素。俄罗斯石油生产高峰时期,每天可达到1050万桶,但到2035年,日产量会下滑到970万桶。其他一些国家尽管拥有丰富的资源,但出于各种考虑限制开采。例如,美国在阿拉斯加北部拥有丰富的石油储量,但为了保护生态环境以及就地储备石油,长期限制开采。
随着世界经济持续发展,尤其是新兴经济体经济迅速增长,石油需求和消费量不断上升,上升幅度超过了产量的增长。尽管2016年经济危机爆发使石油需求自1983年以来首次出现下降,但2016年,石油消费再次转降为升。可见,石油供应的宽松是暂时的,供应紧张才是常态。
2、全面提速——能源结构走向多元化
在当前国际金融风暴肆虐下,全球经济下行风险加大,外部需求大幅下降。这直接催生出我国能源发展战略与管理体制上的新变化。
调整能源结构,发展核电首当其冲。2016年11月21日,中国第9座核电站——福建福清核电站一期工程开工;12月16日,总投资近700亿元的广东阳江核电站正式动工建设;12月26日,总投资260亿元的秦山核电站扩建项目方家山核电项目开工。
至此,世界上最大的核电规划正在中国渐次展开。据了解,我国2020年前将在核电方面投下4000亿元左右的资金。
其次,2016年12月15日,总投资近400亿元的“宁东大型煤电化基地”正式启动,意味着煤炭资源整合的“前奏”响起。
第三,甘肃河西走廊、苏北沿海和内蒙古等地正在规划建设几个千万千瓦级风电基地。目前,甘肃酒泉地区千万千瓦级风电基地建设已全面启动。
值得注意的是,2016年,中国围绕油气领域的对外合作进展不断加快:中国到土库曼斯坦、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦的天然气管道开通;中俄之间也确定将修建从俄罗斯西伯利亚通往中国的油气管道。
据透露,西气东输二线工程已得到国家核准,不日将全面实施。这一总投资达930亿元的庞大工程,将与中亚天然气管道相连,是中国第一条引进境外天然气的大型管道工程,仅钢材就要400万吨,如考虑到沿线城市内管线改造与建设,共能拉动投资3000亿元。同时,库容达2680万立方米的石油储备二期工程也已规划完毕,成都千万吨级炼油厂不日也将开工建设。
张国宝表示,这些重大项目的开工建设,是应对金融危机的实际举措,也说明中国的能源战略正在一步步实现。我们要加大能源结构调整力度,淘汰落后生产能力,加大能源企业的整合重组,建设现代、高效、稳定的能源工业体系。
国家发改委能源研究所研究员周大地表示,当前形势为中国能源结构调整创造了一个好时机,将来中国的能源结构调整应该走多元化的道路。
3、节能降耗——开源节流是治本之举
1月13日,纽约原油期货价格收于每桶37、59美元。有人担心,低油价可能致使对新能源的投资放缓。
能源专家指出,不可再生能源的属性决定廉价时代将一去不返,能源结构调整、节能减排势在必行。
专家表示,对于中国这个耗能大国和人均资源小国来说,开源不节流,多元化的能源战略从长远来看也只是治标之举。能源危机、气候危机,21世纪越来越明显地影响世界社会和经济的两大事件,让世界各国幡然醒悟,解决能源问题和气候问题,治本之策还在于节能降耗。
据估计,中国节能的潜力有60%在工业部门。中国石油利用的经济效率远远低于发达国家,用油设备的效率也低于国外,节油潜力很大。
随着经济社会的发展,电力在能源总体中的地位和作用越来越重要。据了解,2016年,国家将继续对传统煤电项目实施“上大压小”,计划关停小火电机组1300万千瓦。相关数据显示,到2016年10月,小火电机组累计关停3210万千瓦,已实现“十一五”规划近2/3的目标。
二、深刻把握国际能源格局变化新形势
能源是支撑国民经济和社会发展的重要战略物资。目前国际能源格局正在经历着一场深刻的变化。
一方面,现有的能源生产消费格局正在发生着历史性的区域变化。从消费上看,能源消费重心正在从西方发达国家向亚太地区转移,尤其是很多发展中国家的能源消费增长迅速。从生产上看,能源生产日益多元化,虽然欧佩克仍掌握着全球石油供给的主动权,但北海、非洲和墨西哥湾的石油勘探和开发也在加速进行中。即便如此,事实和研究结果仍表明国际石油生产的峰值时刻即将来临。
另一方面,新能源开发已展露黎明前的曙光,能源供给结构即将进入下一个能源替代的发展周期。目前,在世界范围内,油砂、重油、煤层气、天然气水合物等非常规油气资源,风能、太阳能、氢能等新能源和可再生能源的开发利用等都取得不同程度的进展。其中,前一个变化来源于国际范围内区域经济增长中心的转移,而后一个变化则来源于现有主导能源供给保障程度的下降和环境保护的压力。
这样一种能源格局的变化导致各国在世界范围内对能源资源的争夺日趋激烈,同时也加快了能源领域的技术开发步伐。在这一背景下,中国作为新崛起的发展中大国,工业化、城镇化进程明显加快,能源需求进入高增长时期,而中国的能源供给结构长期以煤炭为主,不但从总量上不能满足国民经济发展的需要,而且带来严重的环境污染。根据Bp公司的能源统计数据,与世界发达国家和世界平均水平相比,我国一次能源消费结构中煤炭所占比重较世界平均水平高出41、1个百分点,石油和天然气较世界平均水平分别低15、4和20、1个百分点。由于国内优质能源石油、天然气的供给保障能力低,目前我国的原油对外依存度不断提高,已经接近50%。同时,能源消费(主要是煤炭)是导致中国空气污染的主要原因之一。我国空气中约70%的二氧化碳排放、90%的二氧化硫排放和67%的氮氧化物排放来自于燃煤。几乎所有的烟尘排放也来源于此,占到总悬浮颗粒无污染(TSp)的一半以上。
这种相对落后的能源消费结构、高度的石油对外依存度和能源消费的高污染,不但导致我国资产价值体系溃损,生产和生活成本不断上涨等一系列严重问题,而且在全球气候变化的国际谈判中遇到更大的压力,长期来看,对我国的工业化进程也会产生制约作用。因此,千方百计解决国家能源安全这一具有长期性、战略性的重大问题显得尤为紧迫。
在国际能源市场和国家能源供应保障体系中,能源企业的作用是第一位的。能源企业能不能把握住这一格局变化的历史性机遇,不但决定着企业的生死存亡,而且对一个国家的长期经济增长和国际竞争力起着重要的影响。以Bp、埃克森、壳牌等为代表的国际大石油公司凭借着资源、技术和管理等方面的优势,不但在过去的近百年中主导着国际能源市场的发展,而且近年来加快了进军新能源和可再生能源领域的步伐。
中国能源企业是国际市场的后来者,在资源获取、技术和管理等方面,与上述大公司相比都有不小的差距,如果再将企业资源投入新能源的开发有可能会更加力不从心。但是,我们也应该看到,这一格局的变化对于中国能源企业而言不仅仅是风险,更潜伏着巨大机遇。庞大的国内需求为企业提高规模经济效益,提高管理能力和加快技术进步提供了空间,新能源的开发缩小了国内能源企业与国际大公司的差距,因为这一领域处于起步阶段,技术水平差距相对较小,为我国企业在未来竞争中转被动为主动提供了一次难得的机遇。
面对机遇与挑战并存的历史时刻,被动应对只能意味着放弃发展的主动权,成为跨国能源公司的附庸甚至被淘汰出局,国家的能源安全无从谈起,经济命脉也将落入他人之手。反过来,主动应对则意味着在竞争中牢牢把握发展的机遇,将企业的竞争力建立在对环境变化的适应能力上,这样的竞争力才是有生命力的、可持续的。历史 经验 已经证明,能否主动、敏锐而准确地判断形势,进而作出正确的战略抉择,是抓住机遇、实现可持续发展的重要前提和基础。
作为国有重要骨干企业和国家石油公司,中国石油集团提出建设综合性国际能源公司的战略,正是对所面临的新机遇、新挑战和新要求的积极回应。这一战略决策提高了企业关注世界能源发展趋势,顺应全球石油石化行业发展规律和趋势的能力,有助于企业实现从传统石油公司向面向未来的,具有国际竞争力的新型能源公司转变,有助于为更好地保障国家能源安全,促进国民经济又好又快发展作出更大的贡献。
这一战略的巨大意义更具体地体现为:
首先,有利于提高中国石油集团的国际竞争力。建设综合性国际能源公司的战略,包含传统能源的支撑,能源供给结构变化,提高能源开发利用效率,供应能力的价值链开发,能源开发利用全球化和经营管理国际化等方面的内容。由此可见,这一战略以技术进步、管理能力的提高和价值链的构造为手段,既立足于现实,又面向未来,有助于中国石油集团克服劣势,全方位地参与国际竞争。
其次,有利于中国企业在国际竞争中地位的提升。能源是企业最基本的投入品,一个清洁、高效、低成本的能源供应体系,有助于中国企业降低提供物品和劳务的成本,这在竞争日益全球化的今天,对于企业有着决定性的意义。中国石油集团建设综合性国际能源公司的战略思路,有助于这一目标的实现。
最后,有助于实现国家的可持续发展。国家的可持续发展一方面体现在有足够的能源可以利用,另一方面体现在人民生活质量的提高。建设综合性国际能源公司的战略思路,有利于中国石油集团更好地参与传统能源资源和市场的竞争,也有利于新能源与可再生资源的开发,提高能源长期供给结构的弹性。同时,能源的高效清洁利用和新能源的开发,有助于降低由于能源利用带来的环境污染,提高人民生活质量,实现人与环境和谐发展。
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