城市熱島效應與熱環(huán)境
城市熱島效應(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，使城市風速減小。由于城市熱島效應，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 動車輛。這些機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遠高于氣溫;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，構成較為粗糙 的城市下墊層、因而對鳳的阻力增大，風速減低，熱量不易散失。在風速小于6 m/s時，可能產(chǎn)生明顯的熱島效應，風速大于11 m/s時,下墊層阻力不起什么作用，此時熱島效應 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，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
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，使用飛機或飛艇等設備在高空拍攝城市、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、實時、大面積測量的優(yōu)點，是進行城市下墊面觀測的有力工具。
