如何减缓北京热岛效应

■文 / 王冀 袁冯

全球气候变暖已经是一个众所周知的问题，北京也经历了同样的过程，1961-2017年北京市的气温显著上升，上升速率为每10年升高0.45℃（图1）。北京不仅气温在升高，高温日数也在明显上升，平均每10年上升0.84天，2017年北京市的高温日数达到22天。与此同时北京市的热岛效应越来越显著。

一 、北京市城市热岛现状及其危害

那什么是“城市热岛”呢？是指由于大量的人为发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市“高温化”，城市中的气温明显高于外围郊区的现象。郊区气温变化很小，而城区则是高温区，像突出海面的岛屿，所以就被形象地称为城市热岛。

（一）北京市热岛现状

1990年以来北京城市热岛面积一直呈现明显上升的趋势，强度不断增强，平均每10年增加0.32℃。热岛范围由城区不断发展并有连接成片的趋势，同时不断向周边扩张。到2017年，北京城六区热岛面积比例已近80%。北京的热岛区域还出现了从中心城区向北、东和南三面扩展的态势，其中向昌平、顺义和通州方向扩展最为明显。

（二）北京市热岛效应的主要影响

城市热岛究竟会给我们带来什么影响？城市热岛首先危害人体健康，北京夏季气候炎热,使人心烦气躁，精神紧张，心理压力增大。近些年北京市夏季因中暑和心衰等需要急救治疗的患者逐渐增多，导致许多中老年人猝死。

其次,热岛效应导致大气污染城强度增高，市内的热气向高空上升，周边的大气则涌向市中心。郊区的工厂废气和环形马路上的汽车废气，都流向市中心，使热岛中心变成了氮、硫氧化物和SPM(浮游离子状物）的汇聚地，危害人们的身体健康甚至生命。大量污染物在热岛中心聚集，浓度剧增，直接刺激人们的呼吸道黏膜，轻者引起咳嗽流涕，重者会诱发呼吸系统疾病，患慢性支气管炎、肺气肿、哮喘病的中老年人还会引发心脏病，死亡率高。冬季是北京市热岛强度最强的季节也是城区大气污染强度最高的季节,其中N02, CO浓度峰值出现在1月，S02峰值出现在12月。

热岛效应加剧夏季用电紧张,高温的夜间长时间开着空调，不仅会引发空调病，也导致北京市电力需求急剧上升，近十余年北京电力负荷峰值呈逐年升高趋势，2018年7月31日，北京市用电负荷再创新高，达2267.5万千瓦。

二、北京市热岛效应增强的原因

北京市热岛的发展与北京市城镇的迅速扩张密不可分。北京市的城镇扩展建设可以分为两个加速阶段，一个是1980-1995年，城镇建设用地面积占北京市总面积的比重从9%左右上升到13.6%;另一个时期是2000-2008年，这个时期的建设面积比重从13.8%上升到了17.3%。在这两个阶段北京市非建设区(主要为农田、果园等绿色空间)面积迅速减少，原有的农田等自然绿色空间被大量的建筑物、道路和硬化铺装等所取代，城市下垫面性质发生了明显改变，城市环境和气候特点逐渐发生改变。

北京城市迅猛扩张同时建筑物密度也在不断加大，北京市的中心城区（二环以内）的建筑密度最大，二环内是北京市的老城区，区域内的建筑多为分布密集的胡同四合院一类的高密度建筑，地表温度主要受建筑物高密度区影响，平均温度相差较少，夏季热岛平均温度达到31.37 ℃。三、四环之间主要是中密度建筑，主要表现为中低层楼房、一般居民小区等，夏季热岛平均温度为31.29 ℃。四、五环内建筑的总体面积比例较小，高层建筑区的温度明显较低，仅有28.09 ℃。

从上述可以发现北京市城市热岛的主要成因：1.城市中下垫面性质的改变：建筑、地面硬化面积的大量增加；2.城市建筑密度不断增大，阻挡了城市通风，阻碍了城市热量的扩散；3.城市绿化总量不断减少、水体面积减少，湿地消失，最终使得北京市的环境生态承载力降低，城市环境不断恶化。

三、建立城市通风廊道系统、扩大城市绿化水体面积

（一）科学建立城市通风廊道

风是缓解城市热岛的重要因素。北京市在静风条件下，城市下垫面长波辐射和人为热滞留在低空，聚集的热量难以扩散。若来自上风方向的郊区空气进入市区，空气的水平混合和垂直作用能把热岛效应削减或消除。根据北京城市的主导风向，在市区逐步建立合理的生态廊道体系，可以将城市外围凉爽、洁净的空气引入城市内部，有效缓解城市内部的热岛效应。同时可以促进城市与外围的物质、能量流动、使生态环境得以恢复和完善。“城市通风廊道”是近年来城市规划中的热点话题。城市建设和人类活动产生了大量热源，同时密集的建筑削弱了城市内部的空气流通能力，热量不断产生却不能及时排出，空气污浊却得不到有效交换，使得城市微气候形成了恶性循环，构建城市通风廊道的理念应运而生。构建通风廊道是在规划之初，对用于改善城市气候环境的土地进行科学保护和合理利用，通过在城市中留出一定通道，促进空气流通和城郊间交换，并考虑联通城市热岛严重区域防止其蔓延激增，同时也防止用地“板结”，利于水土保持和生态系统发展，起到串联生态用地的作用，承载一定的城市生态的功能。根据《北京城市总体规划（2016-2035年）》（图2），到2035年，北京市将建成5条宽度500米以上的一级通风廊道、多条宽度80米以上的二级通风廊道体系。西北通道是植物园-昆明湖-昆玉河-紫竹院-玉渊潭。西部通道是植物园-西五环及两侧绿化带。中部通道是太平郊野公园-东小口森林公园-奥林匹克公园-北中轴线-后海-中南海-天坛公园-龙潭湖公园-京沪高速及两侧绿化带。中东部通道是清河郊野公园-朝来森林公园-太阳宫公园-朝阳公园-东北五环绿地-东南五环分钟寺-京沪高速及两侧绿化带。东部通道是京密高速-东五环及两侧绿化带。

（二）“留白增绿”，逐步扩大城市绿地水体面积

热岛强度与城市绿地面积密切相关。一般来说城市绿化覆盖率与热岛强度成反比，绿化覆盖率越高，热岛强度越低。以北京市五棵松热岛集中区为例，该地区多年来热岛比例变化非常明显，集美家具城等建设曾导致该地区环境一度被严重破坏，热岛强度迅速升高，成为典型的热岛集中区。随着区域内家具城、密集平房的拆迁和大规模绿地建设，热岛强度明显下降。当一个区域绿化率达到或大于30%时，绿地对热岛有较明显的削弱作用。除绿地能够有效缓解城市热岛效应外，水面、城市风也是缓解城市热岛的有效因素。覆盖率达到60%以上的集中绿地，其内部的热辐射明显降低，可以在城市形成以绿地为中心的低温区域，成为人们户外游玩的优良环境。植物通过蒸腾作用，不断从环境中吸收大量的热量，降低环境空气的温度，每公顷绿地平均每天可以从周围环境中吸收81.8兆焦耳的热量，大约相当于189台功率为1千瓦空调的作用。绿地因蒸腾作用散失的热量高于所得到的太阳辐射能，温度降低，空气冷却收缩下沉，地面气压升高，气压高的气流从绿地吹向周边地区，形成局部环流，客观上起到降低周围环境温度的作用。

除了大范围的绿地之外，水面也能够削减城市热岛，因为水的热容量比地面的热容量高，同时水体存在湍流交换，使其吸收蓄积大量热能，在吸收相同热量的情况下，表现出水面比其他下垫面的温度低。根据北京市的自然条件和城市特点，在有条件的地区，逐步增加水体面积，对于建设生态完善、环境优美的城市空间意义重大。

“留白增绿”是北京市改善城市环境、增加绿化面积的重要手段。党的十八大以来，北京大力开展规划建绿、疏解增绿、精心管绿，中心城区“两轴、三环、十楔、多园”的生态格局基本形成，新城园林绿化发展水平显著提升。截止2016年底，北京城市绿化覆盖率达到48.1%，人均公共绿地面积达到16.1平方米。建成了11处新城滨河森林公园、710公里健康绿道。在北京的老城区中，有不少公园绿地结合拆违迅速建成，马家堡东路和永定门外大街之间的西革新里城市休闲公园就是其中之一。海淀区的“三山五园”健康绿道、朝阳区的望和公园健身步道、西城营城建都滨水绿道、围绕二环路建设的环二环城市绿道等，在扮靓城市景观的同时为居民提供了更多休闲健身的场所。北京市公园500米服务半径已达到72%，核心区域已达到90%，拆迁违章建筑腾退出来的空间大部分用于增加老百姓身边的绿地，建设小微公园和城市绿网。

图2 《北京城市总体规划（2016-2035年）》