城市熱環境

熱環境，是指與熱有關的，影響人類生存和發展的各種外部因素組成的一個物理條件的總體。

在城市環境中，考慮到傳熱有三種方式，傳導、對流和輻射(包括太陽輻射)，再加上影響熱平衡的另一種最常見的因素——水蒸汽的潛熱輸送，借鑑氣候系統的概念，城市熱環境應該是以空氣溫度和下墊面表面溫度為核心，包括太陽輻射、人為產熱以影響熱量傳輸大氣狀況——如風速、大氣混濁度、空氣濕度等，和下墊面狀況——如下墊面類型、反照率、發射率、熱導率、熱容等共同組成的一個影響人及人類活動的物理系統。
城市熱污染成因主要是由於以下方面的原因造成的：
1.溫室效應
溫室效應主要影響大環境的熱平衡，由於大氣二氧化碳 質量濃度的升高，使熱平衡向高溫方向偏移，整個生態環境面臨更高的環境溫度。城市是人為排放二氧化碳集中區域，二氧化碳質量濃度的升高也會對局地的熱平衡產生一定影響，使城市的溫室效應強於周邊地區。由於大氣的水平和垂直交換，在城市這樣一個小的範圍，高二氧化碳 環境只有在穩定、強大的二氧化碳 源條件下才能維持，所以城市的規模、城市二氧化碳 的排放規模以及二氧化碳 排放的時空分布均對由二氧化碳引起的城市溫室效應有影響。
2．下墊面的改變
城市是受人類影響最強烈的區域，在一些較發達的城市，城市的地面多為水泥、柏油等覆蓋，且建築物密集。幾乎不存在自然狀態的下墊面，城市綠地大多是人工綠地，綠地植物或多或少地依賴人工養護。城市地區下墊面的改變產生以下3方面影響：
(1)輻射平衡被改變。地表覆蓋物的改變導致地表反射率和反射過程的雙重改變，使短波輻射在城市環境中能更充分地被吸收，直接增加了城市可吸收的基礎能量。
(2)水分平衡被改變。在城市中，除了綠地之外的下墊面基本全部被水泥、瀝青覆蓋，能夠吸收自然降水的下墊面就是面積有限的綠地面積。下墊面的蓄水能力嚴重不足，不能提供充足的水分供給蒸發。這就導致從環境獲得的能量將主要用於增加下墊面和空氣的溫度。不同的地表熱力特點對空氣加熱的結果也顯著不同。城市地表狀態改變所導的城市地表水分環境與自然狀況顯著不同，對地表的熱力特性有極大地影響，進而使地表對空氣的加熱也與自然狀況顯著不同，使得城市的夏季大氣環境更加酷熱。
(3)局地環流被改變。城市建築物密集，粗糙度也相應增大，低層大氣的水平交換受阻，局地性垂直交換強烈而不穩局地環流的改變使得城市風速減小，不利於低層熱量的擴散，也加重了城市的熱效應。因此，在城市規劃和建設時應充分考慮局部環流小氣候的影響，在注意降低污染的同時，也要考慮如何改善城市熱環境。
3．人為釋熱
在城市中存在形態各異的人為熱源。城市熱源可分為兩類：即生活熱源和生產熱源。生活熱源包括各種生活用能，如燒火做飯、冬季取暖、夏季製冷及家庭轎車等。生產熱源則包括了一切形式的生產活動，因為一切的生產活動都需要由能量作為動力，這些能量最終或者被固化到產品中由消費者釋放出來，或者在生產的過程中以各種各樣的形式排放出去，如熱電廠排放的廢熱水、廢水蒸氣等。
由於城市是人類集中活動的區域，所以人為釋熱是城市熱平衡中不可忽略的重要項目。隨著人們日益重視生活質量，我國城市的人為釋熱總量和強度均在穩定增長。由於人為釋熱直接改變了局地的熱平衡，所以由人為釋熱所導致的熱島效應隨著城市的發展正變得越來越強。一般意義上，熱島效應多指冬季由於取暖等導致的城市高溫，而實際上，隨著夏季製冷需求的大幅度增加，夏季的熱島效應也越來越強。