应用案例
使用红外热像仪监测城市热岛效应
发布时间:2020-12-31
城市热岛效应与热环境
      城市热岛效应(Urban heat island effect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上,郊区气温变化很小,而城区则是一个高温区,就象突出海面的岛 屿,由于这种岛屿代表高温的城市区域,所以就被形象地称 为城市热岛。城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1°C,甚至更多。夏季,城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出6°C以上。此外,城市密集高大的建筑物阻碍气流通行,使城市风速减小。由于城市热岛效应,城市与郊区形成了一个昼夜相反的热力环流。在冬季最为明显,夜间也比白天明显,是城市气候最明显的特征之一。
城市热岛效应形成的原因主要是:
1.  城市内拥有大量锅炉、加热器等耗能装置以及各种机 动车辆。这些机器和人类生活活动都消耗大量能量,大部分 以热能形式传给城市大气空间。
2.  城区大量的建筑物和道路构成以砖石、水泥和沥青等 材料为主的下垫层:这些材料热容量、导热率比郊区自然界 的下垫层要大得多,而对太阳光的反射率低、吸收率大;因 此在白天,城市下垫层表面温度远远高于气温;在夜间城市 下垫面层主要通过长波辐射,使近地面大气层温度上升。
3.  由于城区下垫层保水性差,水分蒸发散耗的热量少 (地面每蒸发1g水,下垫层失去2.5kJ的潜热),所以城区潜 热大,温度也高。
4.  城区密集的建筑群、纵横的道路桥梁,构成较为粗糙 的城市下垫层、因而对凤的阻力增大,风速减低,热量不易散失。在风速小于6 m/s时,可能产生明显的热岛效应,风速大于11 m/s时,下垫层阻力不起什么作用,此时热岛效应 不太明显。
5.  城市大气污染使得城区空气质量下降,烟尘、S02、N0x、C0含量增加,这些物质都是红外辐射的良好吸收者, 至使城市大气吸收较多的红外辐射而升温。
热岛效应给人们带来的危害的确不小,但若能够正确的利用已有的技术,控制城市的过快发展,合理规划城市,这个问题并非不可解决。
 
使用红外热像仪监测城市热岛效应
如何整体把握城市热岛分布,研究热岛的形成,定性定量的直观分析城市温度分布一直是科研工作者的一个难题。传统的方法无法获得直观准确的温度分布数据。使用红外热像仪可以完美地解决这个问题。如下图所示,使用飞机或飞艇等设备在高空拍摄城市、郊区热图像,能够帮助我们获得城市实时温度分布。
 
通过飞艇航拍系统升空,在地面指挥下对某市中心城区进行监测,得到了第一手宝贵的资料。


 
 

从上面两幅图中可以清楚地看到商业中心、居民区温度普遍要比绿地高15°C;城市主干道成为空气流动的渠道;在市郊下垫面温度要明显比市区低很多。
红外热像仪具有非接触、快速、实时、大面积测量的优点,是进行城市下垫面观测的有力工具。


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