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参考译文
气候与城市发展
一百多年来,人们都知道城市一般比周围的农村地区温度高些。这种地区性的城市温度升高,被称为城市热岛,可以影响空气污染的浓度。然而,在我们考虑它的影响之前,让我们先看看热岛实际上是如何形成的。
城市热岛的成因是工业和城市发展。在农村地区,很大一部分的太阳能被用于从植被和土壤中蒸发水分。城市中植被稀少、土壤裸露,大部分的太阳能被城市建筑和沥青路面吸收。因此,在温暖的白天,城市的蒸发散热较少,地表温度就比农村地区高。城市热岛的成因很复杂。位置、季节、一天当中的时间不同,以及城市和周围的环境之间的任何差异都可能是重要影响因素:比如反照率(地表反射率)、地表粗糙度、散热量、湿度排放,影响净辐射的微粒量排放和云滴的增长。
在夜间,太阳能(储存在城市建筑和道路的巨大热量)被慢慢释放到城市空气中。另外,城市的车辆、工厂、以及工业用和家用的制热和制冷系统也在夜间(和白天)释放出热量。释放出来的热能被高耸的城市墙所阻碍,使得红外线无法像周围的乡村相对较为平坦的地面那样容易散去。由于热量释放缓慢,使得城市夜间的温度比容易散热的农村地区要高。总体而言,热岛效应在三种情况下最强:(1)没有太阳光照射补给的夜间;(2)夜晚较长、城市产生更多热量的冬季;(3)微风、晴朗、干燥的高气压地区。随着时间的推移,城市热岛效应影响了气象学上的温度记录,导致了人为热岛效应的温度升高被记录在城市气候记录上;因此,理解过去一个世纪以来的气候变化必须要考虑这种变暖带来的影响。
不断向环境排放污染气体可能影响城市气候。某些粒子会反射太阳辐射,从而减少到达地面的阳光。有些粒子是形成水和冰的凝结核。当相对湿度低至70%时,水蒸气凝结在这些粒子上,就会形成阴霾,大大降低能见度。此外,凝结核的增加会增加城市出现雾的频率。
研究表明,城市的降水可能要比周边农村地区要多;出现这种现象的部分原因可能是大型建筑物使得地表空气缓慢、逐渐地汇聚在一起,使得城市地形高低不平的程度增加。城市上空堆积的空气慢慢地上升,就像挤牙膏一样。同时,城市的热量使空气受热,变得更加不稳定,这有加强了气流的上升运动,反过来有助于形成云或雷雨。这个过程帮助解释了为什么城市的云和雷雨更频繁。
在晴朗平静的夜晚,热岛效应明显,城市会形成一个小的热低压区。有时微风——乡村风会从农村吹进城市。如果郊区沿线有大工业区,污染物被带入城市的中心,污染物就会更加聚集。如果污染物在垂直方向上不能混合或者扩散的话,就更容易聚集了。从城市地区吹来的污染物甚至可以影响到它们的顺风方向的天气。