簡介
城市熱污染世界上熱島最強的是中高緯度的大中城市，如加拿大的溫哥華11℃(1972年7月4日)，德國柏林13.3℃。位於北極圈附近的美國阿拉斯加首府費爾班克斯市曾達14℃。城市中人為熱源的比例，據對美國一些大城市的調查估計，來自工廠、家庭爐灶、冷氣、採暖等固定熱源約占3／4，而汽車、摩托、電車等移動熱源約占1／4。人體和家畜等新陳代謝熱量一般還不到1％。城鄉溫差一般是隨緯度的升高而增大的。因為人為熱量和太陽輻射熱量餘額(太陽短波熱量收入減去地面長波輻射支出熱量)的比值，是從赤道向高緯度迅速增加的。例如，赤道和熱帶的新加坡和香港僅為3％一4％，而北極圈附近的費爾班克斯高達105％，也就是人為熱量已比太陽熱量餘額還多!在一年四季之中，太陽輻射熱量和餘額以冬季最小，加上冬季中中高緯度還有取暖熱量，因此熱島效應以冬季最強。同樣道理，一天之中熱島以夜間比白天為強，尤其是日落後3-5小時內為最強。因為這時城區降溫速度比農村慢得多。但是，在中高緯度城市的冬季情況有所不同，因為城市還有早晚兩個取暖時段的大量人為熱量。例如，加拿大卡爾加里市冬季在早08時和晚20時附近有兩個煤氣消耗高峰(取暖和做飯)，從而城市熱島強度在09時和21時也各出現一個高峰。此外，城鄉溫差還有周變化，這是因為有不少國家統一規定星期日是休息日，絕大多數工廠停工，街上機動車流量也比平時少得多。例如，美國康乃狄克州紐哈芬市1939-1943年5年平均，周一至周六城鄉溫差高達1.2℃，而星期日只有0.6℃。後因美國把星期六也定為休息日後，馬里蘭州巴爾的摩市觀測到冬季中星期一至五城鄉溫差平均0.82℃，而星期六、星期日兩天平均溫差僅為0.30℃。
但是，人為熱量還並不是城市熱島的唯一熱源，因為城鄉地表吸收和儲存太陽熱量性能有不小差異。例如，城市下墊面對陽光熱量的反射率比鄉村小(一般小10％一30％)，而且城市下墊面的混凝土、磚瓦、石料及鋼材的熱容量大，導熱率也高，大量儲存了白天豐富的太陽熱量。另外，城市下墊面建築密集，街道和庭院中的"天穹可見度"比開曠郊外小得多，地面長波輻射熱量在牆壁地面間多次反射，從而使得地面向宇宙空間散失的熱量大大減少。這兩種原因都造成日落後降溫緩慢，使城區夏季中傍晚和上半夜顯得特別炎熱。城鄉溫差除了上述年變化、周變化、日變化等周期性變化外，還有非周期性變化。這主要是由風速和雲量變化引起的。風速大小對熱島強度極為重要。因為大風不僅造成上下對流，把城市中熱空氣吹到城外，而且直接把郊區冷涼新鮮空氣迅速源源輸進城區。有文章研究了韓國四個不同規模城市的城鄉溫差和風速的關係，得出了風速能明顯減小城鄉溫差的結果。而且，如果把城鄉溫差小於0.5℃作為熱島消失的指標，那么840萬人口的漢城在11.1米／秒時熱島才開始消失，廣陽等13-15萬人口城市在4-5米／秒時熱島消失，人口6萬的薪島在3.9米／秒時熱島已經不存在了。陰天或多雲天氣時城鄉白天陽光短波輻射熱量收入和地面長波輻射熱量支出都減小，因而也使城鄉溫差減小。例如，上海1984年進行過4次對比觀測，在風速大體相同的情況下，兩次晴天(5月8日和10月20日)城鄉溫差分別為2.5℃和2.2℃。而多雲和陰天(5月28日和11月28日)城鄉溫差分別只有0.4℃和0.7℃。所以上海以10-11月為全年中城鄉溫差最大月份的原因是因為它們正是上海全年雲量最少的季節。
城市熱島的存在，使城區冬季縮短，霜雪減少，有時甚至發生郊外降雪而城內降雨的情況(如上海1996年1月17一18日)。城市熱島也使城區冬季中取暖能耗減少。但城市熱島在夏季中中、低緯度城市造成的高溫，不僅使人的工作效率降低，而且造成中暑和死亡人數的增加。例如，美國聖路易斯市1966年7月9-14日，最高氣溫38.1℃一41.1℃，比熱浪前後高出5.0℃一7.5℃。此時城區死亡人數由原來正常情況的35人／日陡增到152人／日。1980年7月熱浪再襲聖路易斯市和堪薩斯市，兩市商業區死亡率分別增高57％和64％，而附近郊區只增加約10％。有人研究了美國洛杉礬市，指出幾十年來城鄉溫差增加了2.8℃，全市因空調降溫多耗10億瓦電能，每小時約合15萬美元。據此推算全美國夏季因熱島效應每小時多耗空調電費數達百萬美元之巨。此外，夏季高溫還會加重城市供水緊張，火災多發，以及加劇光化學煙霧災害，等等。所以城市熱島本身也是一種污染，稱為熱污染。
