城市化和工业化造成的人口聚集会引起一系列的生态环境问题。从19世纪早期，英国学者霍华德最早注意到伦敦市中心的气温较郊区高的现象以来，这种由于热量分布差异导致的城市高密度区气温高于周边郊区气温的“城市热岛”效应研究，近几十年来已经在不同纬度、不同类型的城市地区广泛开展。研究典型地区城市热岛的时空演变及其成因，揭示城郊气候变化对全球变暖的响应特征及差异，是全球变化区域响应的重要内容，亦可为提出减缓城市热岛效应措施提供理论依据，城市热岛效应已经成为国内外学者关注的焦点。
城市热岛的形成显然是与城市化的发展密不可分，其形成的直接原因有以下四个：
（1）城市下垫面（大气底部与地表的接触面）特性的影响。城市内大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等，改变了下垫面的热属性。城市地表含水量少，热量更多地以显热形式进入空气中，导致空气升温。同时城市地表对太阳光的吸收率较自然地表高，能吸收更多的太阳辐射，进而使空气得到的热量也更多，温度升高。如夏天里，草坪温度32℃、树冠温度30℃的时候，水泥地面的温度可以达到57℃，柏油马路的温度更高达63℃，这些高温物体形成巨大的热源，烘烤着周围的大气和我们的生活环境。
（2）城市大气污染，城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等，这些物质可以大量地吸收环境中热辐射的能量，产生众所周知的温室效应，引起大气的进一步升温。(www.xing528.com)
（3）人工热源的影响。工厂、机动车、居民生活等燃烧各种燃料，消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量。
（4）城市里的自然下垫面减少，城市的建筑、广场、道路等大量增加，绿地、水体等自然因素相应减少，放热的物体多了，吸热的物体少了，缓解热岛效应的能力就被削弱了。
近年来，我国学者对北京、上海、西安、成都等地的研究发现，这些平原型城市中心均具有很强的热岛效应，而且日趋显著。
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