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歐美大地 工程案例
使用紅外熱像儀監(jiān)測城市熱島效應(yīng)
發(fā)布時間:2021-09-26 瀏覽次數(shù):3473 來源:歐美大地
城市熱島效應(yīng)與熱環(huán)境
      城市熱島效應(yīng)(Urban heat island effect)是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。在近地面溫度圖上,郊區(qū)氣溫變化很小,而城區(qū)則是一個高溫區(qū),就象突出海面的島 嶼,由于這種島嶼代表高溫的城市區(qū)域,所以就被形象地稱 為城市熱島。城市熱島效應(yīng)使城市年平均氣溫比郊區(qū)高出1°C,甚至更多。夏季,城市局部地區(qū)的氣溫有時甚至比郊區(qū)高出6°C以上。此外,城市密集高大的建筑物阻礙氣流通行,使城市風(fēng)速減小。由于城市熱島效應(yīng),城市與郊區(qū)形成了一個晝夜相反的熱力環(huán)流。在冬季最為明顯,夜間也比白天明顯,是城市氣候明顯的特征之一。
城市熱島效應(yīng)形成的原因主要是: 
1.  城市內(nèi)擁有大量鍋爐、加熱器等耗能裝置以及各種機(jī) 動車輛。這些機(jī)器和人類生活活動都消耗大量能量,大部分 以熱能形式傳給城市大氣空間。
2.  城區(qū)大量的建筑物和道路構(gòu)成以磚石、水泥和瀝青等 材料為主的下墊層:這些材料熱容量、導(dǎo)熱率比郊區(qū)自然界 的下墊層要大得多,而對太陽光的反射率低、吸收率大;因 此在白天,城市下墊層表面溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氣溫;在夜間城市 下墊面層主要通過長波輻射,使近地面大氣層溫度上升。
3.  由于城區(qū)下墊層保水性差,水分蒸發(fā)散耗的熱量少 (地面每蒸發(fā)1g水,下墊層失去2.5kJ的潛熱),所以城區(qū)潛 熱大,溫度也高。
4.  城區(qū)密集的建筑群、縱橫的道路橋梁,構(gòu)成較為粗糙 的城市下墊層、因而對鳳的阻力增大,風(fēng)速減低,熱量不易散失。在風(fēng)速小于6 m/s時,可能產(chǎn)生明顯的熱島效應(yīng),風(fēng)速大于11 m/s時,下墊層阻力不起什么作用,此時熱島效應(yīng) 不太明顯。
5.  城市大氣污染使得城區(qū)空氣質(zhì)量下降,煙塵、S02、N0x、C0含量增加,這些物質(zhì)都是紅外輻射的良好吸收者, 至使城市大氣吸收較多的紅外輻射而升溫。
熱島效應(yīng)給人們帶來的危害的確不小,但若能夠正確的利用已有的技術(shù),控制城市的過快發(fā)展,合理規(guī)劃城市,這個問題并非不可解決。
 
使用紅外熱像儀監(jiān)測城市熱島效應(yīng)
如何整體把握城市熱島分布,研究熱島的形成,定性定量的直觀分析城市溫度分布一直是科研工作者的一個難題。傳統(tǒng)的方法無法獲得直觀準(zhǔn)確的溫度分布數(shù)據(jù)。使用紅外熱像儀可以解決這個問題。如下圖所示,使用飛機(jī)或飛艇等設(shè)備在高空拍攝城市、郊區(qū)熱圖像,能夠幫助我們獲得城市實(shí)時溫度分布。
 
通過飛艇航拍系統(tǒng)升空,在地面指揮下對某市中心城區(qū)進(jìn)行監(jiān)測,得到了寶貴的資料。

 
 

從上面兩幅圖中可以清楚地看到商業(yè)中心、居民區(qū)溫度普遍要比綠地高15°C;城市主干道成為空氣流動的渠道;在市郊下墊面溫度要明顯比市區(qū)低很多。
紅外熱像儀具有非接觸、快速、實(shí)時、大面積測量的優(yōu)點(diǎn),是進(jìn)行城市下墊面觀測的有力工具。