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成功案例

红外热像仪观测城市下垫面热环境的特征

一、背景应用

城市热岛效应与热环境

城市热岛效应(Urbanheatislandeffect)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。在冬季为明显，夜间也比白天明显，是城市气候明显的特征之一。

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6m/s时，可能产生明显的热岛效应，风速大于11m/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。

那么，我们应该如何防止“热岛效应呢？

一、从绿化城市及周边环境方面：

1．选择高效美观的绿化形式：屋顶绿化和墙壁垂直绿化及水景设置，可有效地降低热岛效应。

2．加强居住区的绿化管理，以保证绿化用地。

3．要统筹规划公路、高空走廊和街道这些温室气体排放较为密集的地区的绿化，营造绿色通风系统，把市外新鲜空气引进市内，以改善小气候。

4．应把消除裸地、消灭扬尘作为城市管理的重要内容。

5．建设若干条林荫大道，使其构成城区的带状绿色通道，逐步形成以绿色为隔离带的城区组团布局，减弱热岛效应。

二、在现有的条件上，应考虑：

1、控制使用空调器，提高建筑隔热质量，减少人工热量排放；改善市区道路的保水性性能。

2、建筑物淡色化以增加热量的反射。

3、提高能源的利用率，改燃煤为燃气。

4、用透水性强的新型柏油铺设公路，以储存雨水，降低路面温度。

5、形成环市水系，调节市区气候。

6、此外，市区人口稠密也是热岛效应形成的重要原因之一。所以，在今后的新城市规划时，可以考虑，在市中心只保留中央政府和市政府、旅游、金融等部门，其余部门应迁往卫星城，再通过环城地铁连接各卫星城。

综上所述，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。

二、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。现在我们为他们提供NEC公司红外热像仪可以**的解决他们的顾虑。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。

使用红外热像仪和无线系统组成城市热岛研究拍摄系统如下图

所示。