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白屋顶计划对降低城市热岛效应的作用

白屋顶计划对降低城市热岛效应的作用
白屋顶计划对降低城市热岛效应的作用

白屋顶计划对降低城市热岛效应的作用

关 键 词:线性拟合 EXCEL 热岛强度 Q R C SH T ρ+=?模型 m

p s 2n k

t r 4,C P T π=?模型

摘 要

“白屋顶计划”,可减小对阳光的吸收率,可以使城市的气温降低,进而达到节能和环保的效果。研究“白屋顶计划”对于降低城市热岛效应起到的作用有一定的必要性和研究意义。以相关有效数据为依据,采用建立数学模型的方法,对“白屋顶计划”降低城市热岛效应所起到的作用的研究结果如下(问题一、问题二分以长沙、北京为代表):

问题一(1)、(2)中,建立模型,得出相同热力作用下,深色屋顶使城市温度升高值比白色屋顶高9.7251℃。郊区温度升高值比白色屋顶使温度升高值低2.6522℃。

问题一(3)、(4)中,建立模型W Q R C SH T PtN M W ρα+=???

=??=?

分别得出:

白色屋顶建筑物内不使用空调比深色屋顶建筑物时城市的温度要低T =0.1017度。 长沙市一年可节约3.24×109 KW ·h 的电能。

白色屋顶建筑物可减少因空调使用排放的2CO 量 问题一(5)中,以长沙市历年城区和郊区年平均温度及其差值为原始数据,运用EXCEL 软件作出散点图并进行拟合,得出二次拟合函数:

12106146.12003.0y 2+-=x x

根据函数特性,可得出如按此趋势,年平均温度将不断上升。

问题二(1)中,以北京市为样本城市,通过科学假设白屋顶的反射系数及热量与温度变化之间的物理推导,最终得出由于“白屋顶计划”的实施,北京市一天内降温:

m

p s 2n k

t r 4,C P T π=?

其数值为0.219528℃,很明显降低了北京市的热岛强度。

问题二(2)中,得出“白屋顶计划”取得的效益。通过以上模型的计算与数据情况,城市热岛强度可以下降30%左右,要是扩展至全球而言,将相当于城市温度可以下降0.3~0.4℃。对房屋使用者来说,用电程度将降低30%,会抵消相当部分温室气体的排放。

根据以上模型结果,得出我国城市乃至全球应该大力推行“白屋顶计划”,考虑到过分的建造白色屋顶刺眼,增加人们眼睛的伤害以及生活的不舒适感。我们可以用近似白色来代替完全的白色屋顶。

Q C SH T ρ=?92.543410M Kg =?

1、背景知识

(1)热岛效应及其形成原因

夏天的城市气温往往格外炎热,这被称为热岛效应。由于城市化的速度加快,城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的热容量和吸热率,使得城市地区储存了较多的热量,并向四周和大气中大量辐射,造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温,高温的城区处于低温的郊区包围之中,如同汪洋大海中的岛屿,人们把这种现象称之为城市热岛效应。

“热岛效应”的成因气候条件是造成城市热岛效应的外部因素,而城市化才是热岛形成的内因。一般认为热岛成因有三:

一是城市与郊区地表面性质不同,热力性质差异较大。城区反射率小,吸收热量多,蒸发耗热少,热量传导较快,而辐射散失热量较慢,郊区恰相反;

二是城区排放的人为热量比郊区大;

三是城区大气污染物浓度大,气溶胶微粒多,在一定程度上起了保温作用。

(2)白屋顶计划及其对于降低“热岛效应”的作用意义

有专家提出,将城市建筑的屋顶漆成白色,减小对阳光的吸收率,可以使城市的气温降低,进而达到节能和环保的效果。朱棣文称,全球大范围把屋顶变白,可显著提高地球折射太阳光的能力,热力进入大气层后,大部分会被反射回外层空间,“这是一个简单且我们马上可办到的方法”。他又援引自己曾领导的劳伦斯国家实验室的研究指出,计划如在热带与温带100座大城市推行,其效用等于全球停用汽车10年。

从物理学角度,深色屋顶吸收并保留的太阳热力比例可超过80%,但白屋顶将有80%的热力被反弹,除了可以为建筑物节省冷气开支,整体而言也可令地球吸收较少的热力。

因此,研究白屋顶计划,以及其如何降低“热岛效应”有一定的重要意义。

2、要解决的问题

问题一,研究“热岛效应”产生的影响,建立模型并求解。分一下5个方面进行分析热岛效应的影响,并进行适当的预测。

(1)深色屋顶和白色屋顶分别使城市温度升高的值,其平均城郊温差,

(2)郊区温度升高值和城市内白色屋顶使城市温度升高的值,

(3)深色屋顶建筑物内使用空调时城市的温度升高值和白色屋顶建筑物内不使用空调时城市的温度升高值之差,

(4)一年内白色屋顶建筑物内不使用空调时

CO排放量的减少量,

2

(5)确定热岛强度与年份的关系,

问题二,由于不同城市的具体情况不同,建立合理的数学模型,以定量评估“白屋顶计划”在不同城市中的效果。给出一个具体的判断准则,以便不同的城市判断该计划的施行价值。

(1)依据“白屋顶计划”,推导求解其产生的影响。

(2)根据问题一、二的分析求解,建立模型,综合分析“白屋顶计划”对降低热岛效应的评估作用,并做相应报告。

热岛效应可使城市年平均气温比郊区可高2摄氏度,甚至更多,对环境和人类身体健康均存在着各个方面的影响。如果将城市建筑的屋顶漆成白色(称之为“白屋顶计划”),减小对阳光的吸收率,可以使城市的气温降低,进而达到节能和环保的效果。

首先通过选择样本,分析出某个城市历年的热岛强度,进而引申出热岛效应对该城市温度的影响,由此而引起相应的社会效应、经济效应等;其次,选定样本城市北京,假定实施白屋顶计划,即所有房屋都设为白屋顶,根据白色对阳光的反射系数计算出由于白屋顶计划,屋顶所吸收热量的减少值,再根据查询相关数据及物理公式,求出温度的降低值;最后,根据问题一、二的结果,分析热岛效应的影响,然后与“白屋顶计划”产生效益进行对比,得出相应结论,并向有关部门提出建议,希望北京市环境保护局及相关部门能落实“白屋顶计划”。

针对问题一:

(1)为了计算在相同太阳热力作用下,城市内深色屋顶建筑物和白色屋顶建筑物温度升高值,取面积为建筑物屋顶面积、一定体积的空气作为太阳热力作用下温度升高的研究对象,求得出在相同热力作用下,深色屋顶和白色屋顶分别使城市温度升高的值,并进行对比。

(2)郊区绿地面积比较广泛,建筑物比较分散,对太阳热力的吸收率只有20%,利用第一题的模型即可秋儿的相同热力作用下,郊区温度升高值和城市内白色屋顶使城市温度升高的值,并进行对比。

(3)由于热岛效应的成因并不只是太阳热力的作用,因此考虑人类日常生活所发出的热量中,空调使用与否对城市温度的影响以及白色屋顶建筑物使用者不使用空调可节约的电能。从而建立模型得出深色屋顶建筑物内使用空调时城市的温度升高值和白色

屋顶建筑物内不使用空调时城市的温度升高值之差。建立模型,求得白色屋顶建筑物内不使用空调时能够节约的电能。

(4)根据空调2CO 的排放量(Kg )与空调消耗电能量(KW ·h )之间的关系,建立数学模型M W α=,得出长沙市一年内白色屋顶建筑物内不使用空调时2CO 排放量的减少量。

(5)根据查得的长沙城区及三个郊区1988—2008年的温度,求出城区与各郊区的温差,最终求出平均差值。用此平均温差描述长沙的热岛强度,建立热岛强度与年度的关系,画出散点图,并进行拟合,得到热岛强度与年份间的关系。由此就可得出近年的热岛效应的变化趋势(逐渐增强)。

针对问题二:

(1)主要是通过理论计算进行推导,首先通过计算样本城市北京房屋面积的总计接受太阳辐射的热能,再求出其在假设全部使用白色屋顶条件下,因为反射而所减少吸收的热能。建立热能的减少量与温度(华氏度)变化之间的关系模型,从而说明使用白色屋顶会导致热岛强度的降低。

(2)由问题一得出白屋顶计划的必要性,再由问题二(1)得出的热岛强度的降低量即温度的降低量,搜索相关数据,建立气温与2CO 排放量的关系模型图,得出相应结论,最后根据实际数据及理论知识,建议北京市环境保护局及相关部门采取措施,实施“白屋顶计划”。

三、模型的假设

1、“热岛效应”的影响众多,假设其影响只会导致温度的升高;

2、假设历年城市绿化面积、人口数量、交通工具、工业生产工厂数量等不变,不会影响2CO 排放量,仅“热岛效应”导致2CO 的上升;

3、一般情况下大气压随太阳辐射升高温度而导致的的气压相对变化很小,可以忽略不计,假设大气压为1atm ;

4、假设所有反射的热辐射全能返回大气层外。

5、假设全球大气基本上均匀分布在地球的表面。

6、假设室内室外温度同步变化;

7、假设下垫面影响和人为排热在深色屋顶和白色屋顶条件下相同; 8、假设城市所有屋顶涂白材料相同,对太阳能的吸收率相同;

9、假设深色屋顶对太阳热量的吸收率为80%,白色屋顶对太阳热量的吸收率为25%,郊区对太阳热力的吸收率为20%;

四、符号说明

符号

符号说明

0Q

整个夏季太阳照射到地球的热量 1Q

未漆成白色对热量的吸收 2Q

漆成白色对热量的吸收 3Q 郊区绿地吸收的热量 H

海拔恒温高度 1S 城市占地面积 2S 屋顶面积

1R 安装白屋顶前人为产生的热量 2R

安装白屋顶后人为产生的热量

T ?

安装百屋顶前后空调使用引起温度变化量 1T ?

未漆成白色升高的温度 2T ? 漆成白色升高的温度 3T ?

郊区绿地升高的温度 W 漆成白色屋顶节约电度数 P

空调的平均功率 t 城市一年用空调总时间 N

长沙市内使用空调数量

M

长沙市一年内因空调制冷造成的CO2排放量 α

空调2 CO 排放量与耗电量的比例系数

T δ 热岛强度(城区的气温高于郊区的现象),其单位为摄氏度(℃) S P

太阳辐射强度(平均情况下每单位面积辐射能量的功率) S

北京城区屋顶面积 t

北京太阳平均辐射时间

k

白屋顶反射系数(白色屋顶对于太阳辐射的反射程度) Q

北京辐射能量

ν 选定城市(北京)大气物质的量 m

质量 M

摩尔质量

C

热容(物体的温度每升高1K 所需要吸收的热量) m C

摩尔热容(物体每摩尔单位所具有的热容) m V C , 气体体积不变下的摩尔热容 m p C ,

气体压强不变下的摩尔热容 E ?

内能的变化 V 体积 T 温度 R

理想气体

r 地球的半径(6104.6?m) n 地球表面大气的物质的量 0m 地球表面大气的质量 0M 大气的物质的量 g

重力加速度

0t x 2CO 排放量标准化数据 0t y

全球温度时序标准化数据

五、模型的建立与求解

1、问题一的分析与求解

针对问题一,取样本城市长沙作为研究对象,研究:

(1)深色屋顶和白色屋顶分别使城市温度升高的值,其平均城郊温差, (2)郊区温度升高值和城市内白色屋顶使城市温度升高的值,

(3)深色屋顶建筑物内使用空调时城市的温度升高值和白色屋顶建筑物内不使用空调时城市的温度升高值之差,

(4)一年内白色屋顶建筑物内不使用空调时2CO 排放量的减少量,

(5)确定热岛强度与年份的关系,

5个方面分析热岛效应的影响,并进行适当的预测。

定义1 热岛强度:城区的气温高于郊区的现象。用两个代表性测点的气温差值,记为T δ。

(1)问题一(1)的分析与求解

受相同太阳热力作用时,城市内深色屋顶建筑物和白色屋顶建筑物温度升高值及两者的对比分析。

在1m2的城市面积内,取屋顶面积为底面,温度恒定的高度内的长方体空气为研究对象。在太阳热力的作用下,此部分空气吸收太阳的热量,温度升高。 由此建立数学模型:

Q

C SH T ρ=? (1)

其中Q 代表研究对象所吸收的热量;

从物理学角度进行分析:深色屋顶吸收并保留太阳热力80%,白色屋顶则可反射75%的热力,只吸收25%的热力。 故深色屋顶时,吸收的热量为: 1080%Q Q = (2)

白色屋顶时,吸收的热量为: 2

025%Q Q = (3)

整个夏季太阳照射到地球的热量0Q 的值如下:

﹒年KWh/

表 1 全国各地太阳能总辐射量与年平均日照当量

将数据代入公式(1)中得:

1218.27138.5462O O T C T C

?=?=

对比1 12T T ??与,可知:在相同太阳热力作用下,白色屋顶使城市由于太阳热力作用而产生的温度升高值比深色屋顶使城市由于太阳热力作用产生的温度升高值低9.7251℃。

(2)问题一(2)的分析与求解 受相同太阳热力作用时,郊区温度升高值和城市白色屋顶条件下城市温度升高值及两者对比分析。

郊区绿地面积比较大,建筑物比较分散,对太阳热力的吸收值为20%,白色屋顶的吸收率为25%。

故在郊区时,吸收的热量为: 3020%Q Q = (4)

白色屋顶时,吸收的热量为: 2025%Q Q = (3)

将数据代入公式(1)中得:

32 5.89408.5462O O T C T C ?=?=

对比32T T ??与,可知:在相同太阳热力作用下,白色屋顶使城市由于太阳热力作用而产生的温度升高值仅比郊区由于太阳热力作用产生的温度升高值高2.6522℃

(3)问题一(3)的分析与求解

空调使用与否对城市温度的影响以及白色屋顶建筑物使用者不使用空调可节约的电能。

“十五”开局以来,在经济快速增长的拉动下,中国能源的生产和消费持续高幅增长。目前,我国能源消费总量已经位居世界第二,约占世界能源消费总量的11%。2003年我国能源消费总量为16.8 亿吨标准煤,比2002 年增加了2.9 亿吨,增幅为20.86%。其中煤炭占67.1%,原油占22.7%,天然气占2.8%,可再生能源占7.3%。由于热岛效应的成因并不只是太阳热力的作用,因此考虑人类日常生活所发出的热量中,空调使用与否对城市温度的影响以及白色屋顶建筑物使用者不使用空调可节约的电能。 由此建立数学模型:

Q R C SH T ρ+

=? (5)

则此时研究对象所吸收存储的热量为太阳热力与空调产生的热量之和。

即深色屋顶时,吸收的热量为:

10180%Q Q R =+ (6)

白色屋顶时,吸收的热量为:

20225%Q Q R =+ (7)

空调排热指标大约为120W/m2。

将数据代入公式(5)中得:

0120.1017T T T C ?=?-?=

空调的使用造成电能的消耗。白色屋顶建筑物使用者不适用空调,在一年内节约的电能等于空调平均制冷功率与空调使用数量、空调使用总时间之积。 由此建立数学模型:

W PtN

= (8)

考虑空调功率有1 匹、1.5 匹、2 匹三种。则居民选用的空调平均功率为1.5 匹。在长沙市,夏季通常为7、8、9 月份。普通城市用户每天使用空调时间平均为10个小时,则一年内的这三个月内使用空调的总时间为:t = 900 h ;长沙市主城区,空调使用数

量为: 6

1.010N =?;将数据代入模型(3)中得: 6

3.2410W KW h =?

根据模型计算结果可知:白色屋顶建筑物使用者不使用空调时,可以使城市温度增加值比深色屋顶建筑物使用者使用空调时使城市温度增加值低0.1017o C ,同时在一年

内可以节约由空调制冷产生的电能消耗6

3.2410W KW h =?。由于我国是全球人口最

多的国家,而我国的化石能源资源却相对贫乏,人均资源占有量不足世界人均值的1/2;按照这样的能耗速度,可以肯定:我国将在全球率先面临化石能源枯竭的挑战。因此白色屋顶条件下节约的电能非常可观。 (4)问题一(4)的分析与求解

考虑空调使用过程中2CO 的排放,深色屋顶建筑物内使用空调排放的2CO 量与白色屋顶建筑物内不适用空调排放的2CO 量的差值。

在长沙市,一年内,白色屋顶建筑物使用者不使用空调比深色屋顶建筑物使用者使用空调而少排放的2CO 量等于空调2CO 的排放量(Kg )与空调消耗电能量(KW ·h )的比例系数与一年内白色屋顶建筑物使用者不使用空调而比深色屋顶建筑物使用者使用空调而少消耗的电能。 由此建立数学模型:

M W

α= (9)

空调2CO 的排放量(Kg )与空调消耗电能量(KW ·h )的比例系数0.785α=; 长沙市一年内,白色屋顶建筑物使用者因不使用空调而节约的因空调制冷造成的电能消

耗量,由问题三中结论知6

3.2410W KW h =?;

将数据代入公式(9)中得: 92.543410M Kg =?

根据模型计算结果可知:在长沙市,一年内,白色屋顶建筑物使用者不使用空调比深色屋顶建筑物使用者使用空调而少排放的2CO 量为92.543410M Kg =?。由于中国是

2CO 排放量比较大的国家,如果全国范围内使用白色屋顶,则每年因不使用空调而减少的2CO 排放量是非常可观的。

(5)问题一(5)的分析与求解

针对问题,以热岛效应产生哪些方面的影响为方向,由于热岛效应的经济、政治等效应比较复杂,成本等难于统计与计算,所以重点研究其社会影响。在社会效应中,又重点研究其对温度的影响。选取代表性城市长沙,以其为研究对象得出最终结果。

图 1 研究热岛效应影响流程图

为了简化建立与求解模型,首先取样本城市长沙市作为研究对象。取长沙市1988-2008年城区温度及长沙郊区(大托、郎梨、望城)温度数据,如表 2所示:

[]2年份 城区 大托 差值1T δ 郎梨 差值2T δ 望城 差值3T δ

1988 17.100 16.400 0.700 16.300 0.800 16.300 0.800 1989 17.200 16.500 0.700 16.400 0.800 16.400 0.800 1990 17.200 16.400 0.800 16.400 0.800 16.400 0.800 1991 17.100 16.400 0.700 16.300 0.800 16.400 0.700 1992 17.200 16.500 0.700 16.400 0.800 16.400 0.800 1993 17.200 16.500 0.700 16.400 0.800 16.400 0.800 1994 17.100 16.400 0.700 16.300 0.800 16.300 0.800 1995

17.200

16.400

0.800

16.300

0.900

16.300

0.900

由其得到的1988-2008年的平均城市热岛强度(如表 3):

根据以上数据,分别以年份与热岛强度为横轴与纵轴,运用EXCEL[]3软件做出散点图(如图 2)。

图 2 热岛强度与年份的散点图

根据以上数据进行数据拟合,分别以年份与热岛强度为横轴与纵轴,得出拟合曲线(如图3)。

图 3 热岛强度与年份的拟合曲线图

拟合分析:根据拟合结果,R2=0.9236>0.9,因此拟合是有效的,得出二次拟合函数为:

12106

146

.

12

003

.0

y2+

-

=x

x(10)结论及预测:长沙市年平均热岛强度分为3个阶段:1988-1997年,长沙城市热岛强度变化不大,只有0.76~0.86℃:1998-2002年,热岛强度增大为0.8~0.96℃,

其年平均变化率为0.02 /年;2003-2008年热岛强度增加迅速,已达1.0~1.46℃

年平均变化率为0.1℃/年,是1998-2002年的5倍。由曲线的趋势可预测出2008年以后的热岛效应还会越来越强。

2、问题二的分析与求解

(1) 问题二(1)的分析与求解

关于白色屋顶对热岛强度的影响,通过假设将北京市城区的房屋用白色屋顶建造,我们采用热力学定律进行转化计算。

选取北京为研究对象,对其屋顶进行白色屋顶建造,假设屋顶全部为白色屋顶,计算出相应热量降低值,并由此计算出温度的降低值。

图 4研究白色屋顶影响流程图

根据物理学理论结果,太阳辐射光谱分布存在如下表格中的数据关系。

[]4

表中反映的是组成太阳光线的各组成光线种类在不同带宽下所对应的辐射强度以及其辐射强度所占的百分比(即各类带宽下的光线对太阳辐射强度的贡献率)。因此我们可以通过加权计算得到实际的总辐射强度,即为:85.857 W/㎡。

据相关数据查得,2010年北京市城区面积S (420平方公里) 北京夏季照时间t 为9小时(18000秒) 白色屋顶对太阳辐射的反射系数k 为80%

设全城区建成白色屋顶从而减少吸收的太阳辐射为Q 因此我们可以得到以下等式关系成立:Q S P =???k t s (11)

根据物质的量与物体质量和摩尔质量间的关系:M

m

=ν (12)

由于热容的定义:dT dQ

=C (13)

根据摩尔热容义:dT

dQ

1m ?=νC (14)

由第(14)式可得:dT dQ m ??=C ν (15)

所以,由第(15)式可以得到dT m 2

1

??=

?

C Q T T ν

(16)

因为m C 的值是与压强p 和体积V 相关联的,必须对于m C 是否是存在为常数的形式进行讨论,在进行相关的计算得到结果。

由于E A Q ?+= ,对于等式的右边A 为大气体积变化所做的功,E ?为相应的内能的变化。

所以, 在一定体积条件不变情况下(下面括号中右下角代表):

E

pdV C Q V T T ?+==?

?

2

V1

m

21

dT ν

V

V V V C ??? ??=??? ??+=??? ??=

dT dE 1dT pdV dE 1dT dQ 1m ,ννν ; 在一定压强条件不变情况下(下面括号中右下角代表):

P

p p dT pdV C ???

??+??? ??=??? ??+=??? ??=νννν1dT dE 1dT pdV dE 1dT dQ 1p m p ,;

dT

d dT dE 1mol E

=??? ??ν,与是否是固定压强或者是固定体积没有关系。 又因为在一般情况下,近似将大气视为理想气体。由于理想气体的状态方程是:

RT V ν=p ;

所以,R dT pdV =??

?

??ν1

(17) 因此可以得到以下关系:R C C V +=m m p ,,

即m p ,C 与m ,V C 有着对应的关系。

通常情况下,我们将大气视为理想状况条件。忽略因为太阳辐射而导致的微弱的大气的压强变化,因此,我们任意一个标准大气压来计算,而m p ,C 又恰好表示压强不变条件下的摩尔比热,故可以认为m p ,C 是一定值。根据前面推到结论得知

dT m p 2

1

,C Q T T ??=ν.

令12T T T -=?,则T C Q ???=m p ,ν 与①式联立,则m

p s k

t ,C S P T ????=

(18)

s P 、S 、t 、k 均为已经求得或者是规定的已知量。 m p ,C 是已经大气的摩尔热容,是其一种所自有的属性。

我们已经知道()112m p mol 58.29--??=K J O C ,以及()112m p mol 84.28--??=K J N C , 我们近似认为空气中2O 所占的比例为20%,空气中2N 所占的比例为80%,空气的摩尔热容视为两种气体摩尔热容的加权平均。

()空气,m p C =20%()2m p O C ,+80%()2m p N C ,=28.98811mol --??K J 。 由物理知识,我们可以假定全球表面的压力等于大气的总重力。大气质量成立:

??

?

??==00

2

00m n r 4g m M P π?g r 4n 002M P π= (19) mol 108.1n 20?≈

为了简化模型,我们不妨假定大气分布平均。因此地球表面单位面积空气的物质的量(mol )是均匀的分布。则有以下关系式成立:

2r

4n πνS =; 再将该式代入到上述(18)式

容易求得:m

p s 2n k

t r 4,C P T π=?

(20)

代入数据求解得:0.219528=?T ℃

由此得出北京市一天内因为白色屋顶而降低的温度值,即热岛强度的降低值,其值为0.219528℃

(2)问题二(2)的分析与求解 分析:

根据问题一、二(1)得出的结果,评估热岛效应的影响,并对“白屋顶计划”产生的影响进行评估,得出相应的理想数据,以此呼吁北京市环境保护局进行白屋顶相应的计划与措施。

图 5 温度影响流程图

求解:

由于温度与2CO 存在一定的关系,因此首先建立起温度与2CO 之间的关系。由于2CO 排放量与全球温度的单位及数量级存在差异,故在建模之前,首先对2CO 排放量和全球温度的时序数据标准化,分别记为{}0

t

x {}0t

y 。

根据数据得出两变量的时间序列图形:

图6 2CO 排放量和全球温度关系图[]5

绘制2CO 排放量和全球温度的时序图(见图 6),可以发现, {}0

t x 和{}

t y 均随时间发展呈现出指数上升的趋势,即当2CO 排放量上升时,全球温度基本上以和它同样的速率上升。时序图给我们的直观感觉是2CO 排放量和全球温度的变化正相关。为此,建立{}0

t x 对{}

t y 的一元线性回归模型。

建立了{}0t

x 对{}0t

y 的一元线性回归模型:

000.86t t t y x η=+ (21)

结论

由以上数据及回归方程可知,目前全球温度及2CO 均处于上升状态,由此产生的政

治、经济、社会影响越来越大。据统计,近几十年来,由于气温升高,导致某些地区雨量增加,某些地区出现干旱,飓风力量增强,出现频率也将提高,自然灾害加剧。更令人担忧的是,由于气温升高,将使两极地区冰川融化,海平面升高,许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁,甚至被海水吞没。

而根据科学计算,浅色表面可以反射照射到其上的多达80%的阳光,而深色表面则只能反射大约20%的阳光。增加浅色表面不仅可以将更多太阳辐射反射回太空,而且可以减少使用空调降温所需要的能量,从而有助于遏制气候变化。根据我们的模型的计算与数据情况,城市热岛强度可以下降30%左右,要是我们扩展到全球而言,将相当于城市温度可以下降0.3~0.4℃,而且在夏季将更为明显的表现出来。对房屋使用者来说,此举甚至减少空调等用电程度降低30%,会抵消相当一部分温室气体的排放。

由美国能源部部长朱棣文倡导的白屋顶计划,他表示:如果各国将所有房子的屋顶都刷成白色,将人行道变成水泥色而非深色调,其效果将相当于减少全世界道路上所有车辆11年排放的二氧化碳总量。

所以特撰此文建议北京市环境保护局能实施这项“白屋顶计划”,倡导并监督全市屋顶的刷白(或者其他浅白色),以此缓解全球变暖的趋势,遏制热岛效应。

六、模型结论及误差分析

问题一结论

通过对问题一(1)模型的求解,在相同太阳热力作用下,白色屋顶使城市由于太阳热力作用而产生的温度升高值比深色屋顶使城市由于太阳热力作用产生的温度升高值低9.7251℃。

通过对问题一(2)模型的求解,在相同太阳热力作用下,白色屋顶使城市由于太阳热力作用而产生的温度升高值仅比郊区由于太阳热力作用产生的温度升高值高2.6522℃。

通过对问题一(3)模型的求解,白色屋顶建筑物使用者不使用空调时,可以使城市温度增加值比深色屋顶建筑物使用者使用空调时使城市温度增加值低0.1017o C ,同

时在一年内可以节约由空调制冷产生的电能消耗6

3.2410W KW h =?。

通过对问题一(4)模型的求解,在重庆市,一年内,白色屋顶建筑物使用者不使用空调

比深色屋顶建筑物使用者使用空调而少排放的2CO 量为92.543410M

Kg =?。

问题二结论

通过对问题二(1)模型的求解,通过科学假设白屋顶的反射系数及热量与温度变化之间的物理推导,最终得出由于“白屋顶计划”的实施,北京市一天内所降低的温度:为0.219528℃,很明显降低了北京市的热岛强度。

通过对问题二(2)模型的求解,得出“白屋顶计划”取得的效益。通过以上模型的计算与数据情况,城市热岛强度可以下降30%左右,要是扩展至全球而言,将相当于城市温度可以下降0.3~0.4℃,而且在夏季将更为突出。对房屋使用者来说,此举甚至减少空调等电器,用电程度将降低30%,会抵消相当一部分温室气体的排放。

误差分析 问题一中,只考虑温度的升高由热岛效应导致,暂不考虑其他影响因素如人口数量、交通工具数量的增加、自然因素等,因此会导致一些误差;

问题二中,在数据的推导过程中,做出了一些合理的假设,剔除了一些具有较小影响的因素。如:将地球视为球体进行表面积的计算。太阳辐射以均匀的功率进行近似替代。忽略了因为温度升高从而影响的大气压强、大气体积的升高。对于空气的主要构成成分近似用80%2N 和20%的2O 进行近似替代。从而会对计算出的空气的摩尔质量以及空气的比热产生一定的影响。

七、模型的评价及推广

1、模型的优点及推广

首先,针对郊区、城市内深色屋顶和白色屋顶分别使的城市温度升高的求解问题,合理并大胆做出在一定高度内温度恒定、空气密度相同的假设,忽略风力、温度、海拔等对空气的密度和比热容造成的微小影响。同时采取钢化法,选取了长方体空气柱为研究对象,使空气的质量便于计算。同时从基本物理规律出发,建立了模型,具有严谨的

理论基础。

其次,针对空调热量排放、空调使用过程中所排放的

CO量问题,以天气比较炎热

2

的长沙市为例;另外,考虑到热岛效应的成因不单单是由于太阳热力的作用,还有人类日常生产生活中所发出的热量的问题,并结合人们日常活动规律,考虑加入空调对建筑物使用者电能的消耗问题,贴近生活,具有很强的现实意义。

总之,本文所建模型需要在考虑各地的建筑风格、建筑物密集程度和绿地面积的情况下,有针对性的对模型进行改进,即可推广应用到全国范围内。除此之外还有以下优点:

(1)数据直观,简单明了,图形结果令人一目了然。

(2)有效简化问题及模型,在问题解决及模型建立过程中,有效摒除各项次要影响因素,抓住主要影响因素。

(3)对众多指标用科学的方法进行选取,同时对一些未量化的指标进行科学合理的量化,利于问题的解决;

(4)在问题解决过程中,思路清晰,巧妙运用流程图,将建模思路清晰表达出来。

在问题一中,对于研究长沙市温岛效应的影响,可推广至全球气候变暖,因此“白屋顶计划”有其必要性,可在全球推广。

我们研究出“白屋顶计划”对降低北京市热岛效应起到的作用,此模型可推广到中国其他大中型城市,中国地域广阔,城市众多,因此推广空间宽泛。

我们研究的是“白屋顶计划”,模型本是只是对于屋顶的颜色进行分析,如果将路面也涂成这种易于反射太阳辐射的颜色,那么将更加有益于减少城市热岛强度,很大程度上降低城市市区的温度。

2.模型的缺点

模型建立过程逻辑严谨,但类型比较单一。从物理规律出发,结合生活实际建立模型,没有采用计算机软件进行相关的仿真实验。在模型的应用求解过程中,也未考虑下垫面对太阳热量吸收率的不同,没有考虑人类生产活动中所发出的其他热量,也没有考虑高度、温度等对空气密度和比热容的具体影响,使所求得的结果与实际当中有一定的误差。

其次,由于条件有限,模型的建立针对性过强,没有能将模型建立在全国范围内,使模型的推广应用难度增大。另外,由于时间有限,模型中数据未能实地测定,部分数据摘在前人所做的调查。

最后,该模型没有考虑到人对生活环境的满意度,将屋顶漆成白色可能会引发光污染、冬天室内温度太低等等后果,这些都会使人们对城市生活的满意度降低。可以将模型改进为:温度降低所占“白屋顶计划”可行性比例为X%,人对城市的满意度占“白屋顶计划”可行性的1-X%,两者综合考虑得出白屋顶是否可行性。

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陈永敢。《基于颜色科学的城市建筑色彩定量研究方法》2008年5月。

附录

附录1

[]2

附录2

[]4

附录3

表 5 各种颜色对应的反射系数表[]6

什么是城市热岛效应

什么是城市热岛效应 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。 基本简介 城市热岛效应(The 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同的热力环流。城市白天和黑夜的热岛效应[1] 晴朗无风的夏日,海岛上的地面气温,高于周围海上气温,并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流,这是海洋热岛效应的表现。近年来,由于城市人口集中,工业发达,交通拥塞,大气污染严重,且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成,它的热传导率和热容量都很高,加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用,可使城市年平均气温比郊区可高2℃,甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿,从而形成城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象,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。 来源与发展 20世纪初,英国气候学家赖克·霍德华在《伦敦的气候》一书中把这种气候特征称为“热岛效应”。热岛效应近年来,随着城市建设的高速发展,城市热岛效应也变得越来越明显。城市热岛形成的原因主要有以下几点: 首先,是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物,如混凝土、柏油路面,各种建筑墙面等,改变了下垫面的热力属性,这些人工构筑物吸热快而热容量小,在相同的太阳辐射条件下,它们比自然下垫面(绿地、水面等)升温快,因而其表面温度明显高于自然下垫面。 另一个主要原因是人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料,每天都在向外排放大量的热量。此外,城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。随着城市化的发展,城市人口的增加,城市中的建筑、广场和道路等大量增加,绿地、水体等却相应减少,缓解热岛效应的能力被削弱。 当然,城市中的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射,产生温室效应,从而引起大气进一步升温。 热岛效应原则上,一年四季都可能出现城市热岛效应。但是,对居民生活和消费构成影响的主要是夏季高温天气下的热岛效应。为

热力环流最终教案

2.3大气的运动——“热力环流”教学设计 【课题】第二章地球上的大气第一节冷热不均引起的大气运动----热力环流 【教材版本】人教版普通高中课程标准实验教科书(地理必修1) 【教学内容】本教学设计的内容选自普通高中地理新课标实验教材人教版必修1的第二章第一节中的《热力环流》。主要介绍热力环流的形成过程及生活中的一些常见例子—海陆风和城市风等。 【教材分析】 热力环流是由于地面冷热不均而形成的空气环流,它是大气运动的一种最简单的形式。热力环流的形成过程是本单元的基础,也是理解大气运动的突破口,后面大气的水平运动、气压带和风带的形成都是热力环流的具体体现,所以热力环流奠定了整个章节的基础,也是学生理解大气运动这部分内容的最基本、最基础的知识和最佳切入口,对于理解由于热力原因而引起的大气运动、学习大气环流具有很大的帮助作用。因此,学好这部分内容是学好大气运动的基础,为后面学习大气环流(三圈环流、季风环流)打好基础,起到分散降低教学难度、便于学生掌握的作用 【学情分析】 课前学生已有必备的相关知识技能基础,如大气压强与海拔高度的关系:气压随海拔的升高而降低;物体的热胀冷缩性质;太阳辐射的纬度分布不均等。但由于高中阶段刚开始学习立体几何,空间概念建立不牢固,不清晰,所以本节课的学习对于学生有一定难度。 【设计理念】

在这节课我主要设计了以下活动: 1.用关于三国“诸葛亮火烧葫芦峪”故事的视频引入,通过问题,激起学生学习热力环流的兴趣。 2.观看地理小实验的视频,让学生直观、真实的理解热力环流的成因以及气流运动特点。为学生能顺利画环流图埋下伏笔。 3.观看flash动画演示,解决热力环流过程中气压分布与气流分布之间的关系。理解等压面的概念。 4.三个案例:城市热岛效应、山谷风、海陆风让学生自己拓展探究。这部分内容教科书上没有提到,考虑到新课程对学生的教育目的,加入了实际生活中典型的三个热力环流案例,目的为使学生更加理解热力环流的原理,使理论联系实际。激发学生探究自然奥秘,认识社会生活环境的能力,达到学习身边的地理,有用的地理的课程标准。 5.设计一些由浅入深的问题,并联系学生身边的一些现象,再借助多媒体计算机,把抽象的大气运动具体、生动、形象地表现出来,激发学生探究地理问题的兴趣和动机,充分挖掘了学生的潜力,培养了学生思考、归纳、表达、交流的能力. 6.让学生小组活动探讨地理知识和原理,培养学生学习地理的兴趣。 【教学理念】 1. 注意与学生的生活实际相联系,从感性知识入手,使学生更容易接受,由浅入深,引导学生分析热力环流的形成过程,并结合实例让学生探究。在学生探究的过程中,使学生感受到人类与大气之间相互影响的关系,明确人地应该协调发展的道理。 2.教学中要淡化知识讲解,凡是学生能看懂的就由学生自己去看;凡学生能说得清楚的都由学生自己去说。给学生更多的动手、动口、动脑的机会。 【教学目标】 知识目标:

城市热岛效应的产生原因

杨巧巧环境科学2134122115 城市热岛效应的产生原因:(1),是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物,如混凝土、柏油路面,各种建筑墙面等,改变了下垫面的热力属性,这些人工构筑物吸热快而热容量小,在相同的太阳辐射条件下,它们比自然下垫面(绿地、水面等)升温快,因而其表面温度明显高于自然下垫面。 (2)人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料,每天都在向外排放大量的热量。 (3)城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。随着城市化的发展,城市人口的增加,城市中的建筑、广场和道路等大量增加,绿地、水体等却相应减少,缓解热岛效应的能力被削弱。 (4)城市中的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射,产生温室效应,从而引起大气进一步升温 干岛效应与湿岛效应的产生原因 城市干岛:城区由于下垫面粗糙度大(建筑群密集、高低不齐),又有热岛效应,其机械湍流和热力湍流都比郊区强,通过湍流的垂直交换,城区低层水汽向上层空气的输送量又比郊区多,这两者都导致城区近地面的水汽压小于郊区,形成“城市干岛”。 城市湿岛:到了夜晚,风速减小,空气层结稳定,郊区气温下降快,饱和水汽压减低,有大量水汽在地表凝结成露水,存留于低层空气中的水汽量少,水汽压迅速降低。城区因有热岛效应,其凝露量远比郊区少,夜晚湍流弱,与上层空气间的水汽交换量小,城区近地面的水汽压乃高于郊区,出现“城市湿岛”。 混浊岛效应: 它是指城市市区由于厂矿企业集中、机动车辆众多、人口密集,致使排出的污染气体和空气中的尘埃等混浊程度都大大高于周边地区,形成“混浊岛”;而尘埃等混浊物恰哈是云层中的水汽变成降雨所最需要的“凝结核”,于是产生了这样的效应:城市上空的凝结核越多,水汽就越容易在此凝结造成降水,增加了雨量。此外,由于市区建筑物集中、高大,使风速在此大为减弱,强雨带等天气系统在市区上

城市热岛效应

城市热岛效应 科技名词定义 中文名称:城市热岛效应 英文名称:urban heat island 定义:指城市温度高于郊野温度的现象。由于城市地区水泥、沥青等所构成的下垫面导热率高,加之空气污染物多, 能吸收较多的太阳能,有大量的人为热进入空气;另一方面又因建筑物密集,不利于热量扩散,形成高温中心,并由此向外围递减。 所属学科:生态学(一级学科);城市生态学、生态工程学和产业生态学(二级学科) 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片 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。 简介 英文名称 The Urban Heat Island Effect 热岛效应

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。晴朗无风的夏日,海岛上的地面气温,高于周围海上气温,并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流,这是海洋热岛效应的表现。近年来,由于城市人口集中,工业发达,交通拥塞,大气污染严重,且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成,它的热传导率和热容量都很高,加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用,可使城市年平均气温比郊区可高2℃,甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿,从而形成城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象,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。 编辑本段来源与发展 20世纪初,英国气候学家赖克·霍德华在《伦敦的气候》一书中把这种气候特征称为“热岛效应”。 热岛效应 近年来,随着城市建设的高速发展,城市热岛效应也变得越来越明显。城市热岛形成的原因主要有以下几点: 首先,是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物,如混凝土、柏油路面,各种建筑墙面等,改变了下垫面的热力属性,这些人工构筑物吸热快而热容量小,在相同的太阳辐射条件下,它们比自然下垫面(绿地、水面等)升温快,因而其表面温度明显高于自然下垫面。另一个主要原因是人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料,每天都在向外排放大量的热量。此外,城市里中绿地、林木和水体的减少也是一个主要原因。随着城市化的发展,城市人口的增加,城市中的建筑、广场和道路等大量增加,绿地、水体等却相应减少,缓解热岛效应的能力被削弱。当然,城市中的大气污染也是一个重要原因。城市中的机动车、工业生产以及居民生活,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉尘等排放物。这些物质会吸收下垫面热辐射,产生温室效应,从而引起大气进一步升温。 热岛效应

大气运动教案设计

大气运动教案设计 【课标要求】 绘制全球气压带、风带分布示意图,说出气压带、风带的分布,移动规律及其对气候的影响【教材分析】 大气是地球自然环境最活跃的组成部分,如果地球上没有大气,也就没有生物界,没有人类及其赖以生存和发展的自然环境。因此本单元教材紧密围绕大气环境与人类活动关系这条主线。本节内容实用性强,通过学习大气运动可以理解风的形成,了解全球大气运动状况。本单元各部分内容联系紧密,既联系实际又有指导实际的作用。在教学时应指导学生注意前后连贯,联系实际,充分运用读图思考题。既可以调动学生积极思维,使学生主动参与到教学过程中,又可以培养学生学习能力和读图能力。 【三维目标】 一.知识与技能 1.理解大气运动最基本的形式——热力环流(及其形成过程)。 2.理解大气环流的形成过程,气压带、风带的分布和移动规律。 二.过程与方法 1.通过图表的绘制掌握大气的受热过程。 2.通过绘制风的形成示意图和全球气压带、风带分布图,掌握风的形成和全球气压带、风带的分布。 三.情感态度与价值观 1.激发学生亲自探求地理问题的兴趣与动机,养成求真、求实的科学态度。 2.培养学生学以致用、理论联系实际的意识。 【教学重点】 1.热力环流原理及例证。 2.理解气压带和风带的形成及分布规律。 【教学难点】 1.热力环流 2.三圈环流 【教学方法】探究法、多媒体教学法、实验模拟法、讲授法 【学法指导】总结规律,画图理解。 【课时安排】 2课时 【教学过程】 【板书】三、大气的运动 【故事导入】三国时期,诸葛亮于农历6月的一天,在葫芦谷设下伏兵,打算用火攻全歼司马懿。这一天,晴空万里暑热难耐,真乃火攻的良机。诸葛亮依计划将司马懿之众引诱入谷中……然而,正当大火冲天,司马懿全军行将覆灭之时,一场大雨不期而至,大雨浇灭了诸葛亮扶汉反魏的壮志,使他喊出了“谋事在人,成事在天,不可强也”的千古悲歌。 提问:智者千虑,必有一失,神机妙算的诸葛亮“失”在哪里? 过渡:要解答此问题,应了解大气运动最简单的形式热力环流。 【师生合作探究】热力环流 1.与热力环流有关的几个概念: 气压:单位面积上所承受的空气柱的重量。 等压面:空间气压值相等的各点所形成的面。

城市热岛效应的成因分析及影响

城市热岛效应的成因分析及影响 改革开放以来,我国城市化进程明显加快,目前已经进入到高速城市化的起飞线上,随之而来的城市环境污染问题也日益严重,其中的城市“热岛效应”作为这些环境问题中的典型代表有着重要的研究意义。 城市热岛效应是指城市因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素,造成城市“高温化”城市热岛效应,通俗地讲就是城市化的发展,导致城市中的气温高于外围郊区的这种现象。在气象学近地面大气等温线图上,郊外的广阔地区气温变化很小,如同一个平静的海面,而城区则是一个明显的高温区,如同突出海面的岛屿,由于这种岛屿代表着高温的城市区域,所以就被形象地称为城市热岛。在夏季,城市局部地区的气温,能比郊区高6℃甚至更高,形成高强度的热岛。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同的热力环流。 可见,城市热岛反映的是一个温差的概念,只要城市与郊区有明显的温差,就可以说存在了城市热岛。因此,一年四季都可能出现城市热岛。但是,对于居民生活的影响来说,主要是夏季高温天气的热岛效应。 这些年来,由于城市人口集中,工业发达,交通拥塞,大气污染严重,且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成,它的热容量低,热传导率高,加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用,可使城市年平均气温比郊区可高2℃,甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿,从而形成城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象,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。 城市热岛效应的成因 全球变暖的气候条件是造成城市热岛效应的外部因素,而城市化才是热岛形成的因。近年来,随着城市建设的高速发展,城市热岛效应也变得越来越明显。一般认为城市热岛效应是由以下几个原因造成的 首先,是受城市下垫面特性的影响。城市有大量的人工构筑物,如混凝土、柏油路面,各种建筑墙面等,改变了下垫面的热力属性,这些人工构筑物吸热快而热容量小,在相同的太阳辐射条件下,它们比自然下垫面(绿地、水面等)升温快,因而其表面温度明显高于自然下垫面。城市拥有大量的人工构筑物,其道路及建筑物的成分多为水泥、柏油、钢筋混凝土、砖石和金属等,这些材料都是吸热能手,它们具有热容量大、导热率高的特点,能吸收大量的热辐射。据资料显示,它们所占的面积约为70%~80%E 。另外,这些材料大多较郊区绿地的颜色深,对太阳辐射的吸收率较大,能吸收更多的热量。郊区土地有大量植被覆盖,植物的蒸腾作用可以带走热量,使温度不会太高。例如在夏天,当草坪温度为32℃、树冠温度为3O℃左右时,水泥铺成的地面的温度就可达到57℃,而柏油铺成的马路的温度更可以高达63 度。 另一个主要原因是人工热源的影响。工厂生产、交通运输以及居民生活都需要燃烧各种燃料,每天都在向外排放大量的热量。城市人为热即人类活动产生的废热,城市大量的人为热释放引起城市地区局部升温,对城市热岛的形成起着十分重要的作用。弛等将人为热源分

大气的运动--热力环流教学设计

热力环流教案 1.课题:中图版地理必修一上册第二章第三节第一课时“热力环流”。 2.教学目标: 知识目标 (1)了解并能说出大气运动的作用,能量来源及分类。 (2)理解并能阐明热力环流的成因,形成过程和环流过程。 (3)理解并能说明同一水平面上等压面变化情况。 能力目标: (1)通过学习热力环流模型,能联系生活实际,列出生活中的热力环流实例,增强举一反三的能力。 (2)通过画热力环流模式图,提高绘图能力。 (3)通过分析等压面变化及高低空气压变化,增强空间思维能力。 情感态度价值观目标: (1)通过对热力环流成因的分析,认识任何地理要素之间相互联系的辨证唯物主义观点。(2)通过学习城市热岛环流,树立保护大气环境的意识。 (3)通过对生活中的热力环流举例,养成细心观察身边现象及认真思考的习惯。 (4)通过对城市热岛环流为工业布局的学习,体会地理学科的实用价值。 3.教学重点 (1)热力环流的动态形成过程 (2)冷热不均引起的等压面变化情况 (3)生活中的热力环流(城市风) 教学难点:冷热不均引起的等压面变化情况 4.课型:综合课 5.教学方法:讲解法,象征图像直观法,比较法,板书笔记指导法,读书指导法6.教具:多媒体,书,粉笔盒 7.教学过程: 板书一

基本原理: P=ρgh 。 随着h 升高,空气密度ρ减小,气压降低 图一 板书二: 冷热均一时 图二 板书三: A 1004 1006 1008 1010(hPa)

冷热不均时 图三 板书四: 图四 板书五: 1004 1006 1008 1010(hPa) 受热多 A 受热少 B 低压 ρ ρ 高压

关于城市热岛效应及其现实影响研究的结题报告

关于城市热岛效应及其现实影响研究的结题报告 高一.十班 Ⅰ. 组长:李泽颢成员:李泽颢 相关学科:地理指导老师:吴新亚 Ⅱ. 背景:随着世界的发展,人口的增多,城市化的进程不断加快,一座座新城市不断被建起,人类文明因此高速发展。但是不可避免的,人类的扩建也产生了恶果。其不仅对环境造成了破坏,对自身也有不小的影响。其中,城市热岛效应是一个突出的现象。其具体表现为城市相对于周围郊区温度明显偏高,如同露出水面的岛屿。而作为中学生我们也应了解一下,来更加深刻地了解这一效应,并充分认识到事物发展的两面性。 Ⅲ.目的:了解城市热岛效应的定义,实质,表现形式,对人们日常生活的影响,对不同地区的不同效应,起因以及郑州本地的城市热岛状况。从中试图寻找解决办法。 意义:有利于加深对热岛效应的了解,增加对科学的热爱,加强实践能力和对学科的认识。 同时对论文这一文体有了更多的经验。 Ⅳ.分工:由一个人分不同阶段进行不同方式的调查。 Ⅴ.研究方法:观察,采访,网络搜索,搜寻,研究,问卷调查 Ⅵ.成果: ①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。 ②定义 热岛是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象,是城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快,城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的热容量和吸热率,使得城区储存了较多的热量,并向四周和大气中幅射,造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温,高温的城区处于低温的郊区包围之中,如同汪洋大海中的岛屿,人们把这种现象称之为城市热岛效应。 ③成因 近年来,随着城市建设的高速发展,城市热岛效应也变得越来越明显。城市热岛形成的原因主要有以下几点: 首先,是受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人工构筑物,如混凝土、柏油路面,各种建筑墙面等,改变了下垫面的热力属性,这些人工构筑物吸热快而热容量小,在相同的

城市热岛效应的论文

城市热岛效应 摘要:在全球气候变暖和高速城市化的大背景下,世界上许多城市都出现了高强度的城市热岛效应,城市热环境质量日趋恶化。分析和评价城市热岛效应已成为当前城市气候与环境研究的重要内容之一,也是全球变化研究的重要方面。本文剖析了城市热岛效应的成因及危害,并从当前城市热岛效应的现状出发探讨了改善城市生态环境,减低热岛强度的对策。 关键词:城市热岛效应,气候变化,人类活动,成因及措施 一、引言:城市热岛效应也称“大气热污染现象”,是指当城市发展到一定规模,由于城市下垫面性质的改变、大气污染以及人工废热的排放等因素使城市温度明显高于郊区,形成类似高温孤岛的现象,在气象学上被形象地称为城市热岛。可见,城市热岛反映的是一个温差的概念,只要城市与郊区有明显的温差,就可以说存在了城市热岛。 近年来,我国城市夏季伏天日气温在35℃以上的天数逐渐增多。据报道,2005年夏季,我国中东部和内蒙古中西部、新疆大部日最高气温高于或等于35度的日数一般在5天以上,其中华北南部、黄淮中西部、长江中下游大部及新疆东部、内蒙古西部、福建大部、广东北部、广西东部等地普遍持续高温10-15天,河北南部、山西南部、河南北部、安徽西北部、浙江大部、江西中北部等地达16-25天,很多城市日气温频频刷新当地气象纪录[1]。城区高温化得背后就是越来越严重的城市热岛现象。针对上述现象,本文就以城市热岛产生的原因和改善措施作初步探讨。 二、热岛效应形成的原因 2.1.城市下垫面性质改变 由于城市“水泥森林”的发展,改变了下垫面的性质,同时也改变原有的自然地面的面积比例。城市建筑物和道路的材料改变了地表热交换和大气动力学特征,更易吸收大量热辐射,致使夜晚红外辐射的热量相应增多,如果这种建筑物贯穿于整个城市则可使城市上空温度升高。另外,城市由于参差不齐的建筑物,

高中地理《大气的运动——热力环流》优质课教案、教学设计

2.2 大气圈与天气、气候(第2 课时) ——热力环流教学设计 【设计理念】 本节课在高中地理新课程理念即培养学生“核心素养”和“立德树人”思想指导下,依据心理学与教育学上的有关思想以及相关理论,利用多媒体和网络信息技术充分开发教学资源、注重教学内容的开放性、学生思维的综合性,紧密联系生活,让学生主动参与、乐于探究、勤于动手,使学生在获得基本知识和基本技能的同时学会学习并树立正确的价值观。课堂上充分发挥学生主体地位,形成师生、生生互动的“学习共同体”,以学论教,促进师生共同成长。 【教材分析】 本节内容为大气环境的基础知识,大气中热量和水汽输送以及各种天气变化都是通过大气运动实现的。只有掌握了本节内容才能理解全球性大气环流,了解各类天气系统的特点,防御自然灾害,并合理的保护和利用大气环境。 大气运动的能量来自于太阳辐射,由于地面冷热不均引起了垂直运动;从而导致同一水平面上出现了气压差异,在水平气压差异引起空气做水平运动,垂直运动和水平运动组成了热力环流。它是大气运动最简单的形式。 【课标要求】 课程标准:运用示意图等说明热力环流原理,并解释相关现象。市教学内容建议“绘制并运用热力环流示意图,说明热力环流原理,解释相关地理现象”。本节要实现形成性目标,因为热力环流是许多大气运动类型的理论基础,所以说本节学习是为实现其他课程目标做的知识铺垫。

【素养目标】 1. 人地协调观:增强环保意识,树立可持续发展观念;培养热爱家乡、建设家 乡的责任感。 2. 综合思维:综合理解热力环流的原理和过程,会用热力环流的原理来解释 生活现象。 3. 区域认知:认知地理现象在不同时空尺度上的表现。 4. 地理实践力:培养野外调查和室内实验地理实践能力;运用所学知识指导 生产、服务生活。 【学习重点】1.热力环流的形成过程。2.热力环流原理的应用。 【学习难点】热力环流的形成原理。 【教学方法】 实验探究、自主学习、分组合作探究为主,导、议、讲、练相结合等。【教学手段】 教师自制实验道具、野外实践以及多媒体辅助教学 【课前准备】 教师准备: (1)提供大气运动的相关资料; (2)指导学生进行准备工作; (3)进行教学设计与课件,制作导学案。 学生准备: (1)温习以前所学关于气压的相关知识; (2)预习本节内容,完成导学案。

“城市热岛效应”形成原理及有效应对措施 (原创)

1.城市建筑蓄热对“城市热岛效应”的影响原理 以建筑连片面积达1000平方公里的某大城市为例,有1000万人口、400万辆汽车,汽油的燃烧值是3.45*10^7J/L,按每辆轿车每天行驶50公里,每天耗油量4升计算,每辆轿车每天的燃烧值为38kwh,400万辆,总散热量为15200万kwh=1.52亿kwh。 人体散热功率以100w计算,1000万人,一天的散热量为: 100W×24h×1000万=2400万kwh=0.24亿kwh。 太阳辐照地面,每平方米功率高达0.8-1kw,辐照1平方公里地面的太阳能功率为100万kw,1000平方公里的太阳能功率为10亿kw,一天晒10小时,可形成100亿kwh热量。 从总热量来说,人体和汽车释放的热量加在一起,也仅相当于太阳辐照热量的1/50,太阳辐照地面形成的热量,远高于城市汽车、人体释放的热量。 一般认为是城市下垫面变化造成了“城市热岛效应”,太阳辐照地面形成的热量是如何因城市下垫面变化导致“城市热岛效应”的呢? 本课题人员在进行建筑隔热等建筑热工学原理研究过程中,发现:以一般日照每天所能达到的传热厚度计算,不同材料单位面积的蓄热量相差几十倍、上百倍。

首先通过在BEED建筑热工节能软件的传热延迟时间计算,得到在同样的日照条件下,不同材料的传热厚度,在此基础上,根据所得到的传热系数,计算同样时间内的传热量,就可以得到不同材料在达到同样传热量时的各自厚度,在此基础上计算蓄热量,见下表: 材料在日光照射下的传热时间和传热厚度计算 日光照射墙体,按表面升温20℃计算传热,在延迟时间之前,传热被墙体吸收形成为蓄热,墙体传热量计作零。超过延迟时间后,并且达

2021届新高考选考地理一轮复习第八章乡村与城镇第21讲乡村和城镇空间结构教学案

第21讲乡村和城镇空间结构 一、聚落的外部形态 1.聚落 聚落人类聚居的乡村和城市的统称从宏观来看聚落的分布与人口分布基本一致 从微观来看聚落一般建在有充足水源和地形相对平坦的地区 定义聚落在空间分布的平面形态影响因素(自然因素) 水源、地形 形态团块状 在地形比较完整、平坦和开阔的平原地区,如 成都市 条带状 在地形起伏较大的山区,受水源和地形的综合 影响,聚落沿河谷伸展呈条带状,如兰州市 1.城市土地利用类型 一般分为商业用地、工业用地、政府机关用地、住宅用地、休憩及绿化用地、交通用地和农业用地等不同类型。 2.城市功能分区 (1)形成:因同一种土地利用方式对用地空间和位置需求相同,同一类活动在城市空间上集聚。 (2)主要类型及其分布 类型分布 住宅区城市中最广泛的土地利用方式 商业区多位于市中心、交通干线两侧或街角路口 工业区靠近河流、铁路、公路等交通比较便捷的地带

①无明确的界线。 ②某一种功能区以某种土地利用方式为主,可能兼有其他类型的用地。 三、城市内部空间结构的形成及影响因素 1.含义 城市中不同功能区的分布和组合构成了城市内部的空间结构,也叫作城市地域结构。 2.城市地域结构模式 同心圆模式、扇形模式、多核心模式。 3.影响因素 (1)经济因素 ? ? ?地租的高低 ?? ? ??交通便捷程度 距离市中心远近 不同功能活动的付租能力 (2)社会因素 ?? ? ?? ?? ? ?? 收入 知名度 种族或宗教 导致住宅区的分化 (3)历史因素:早期的土地利用方式对日后功能分区有深远影响。 四、不同等级城市的服务功能 1.城市等级与城市服务范围、服务功能等的关系 城市 等级 城市 规模 职能 级别 职能 种类 服务 范围 城市 数目 相互 距离高大高多大少远低小低少小多近 (1)等级高的城市,数目少,相距较远;等级低的城市,数目多,相距较近。 (2)不同等级城市的服务范围是层层嵌套的。 3.城市区位因素 (1)自然因素:河流、地形、气候、矿产资源等。 (2)社会经济因素:交通、政治、宗教、经济基础等。 4.影响城市等级及服务范围的因素 城市的等级并不是一成不变的,随着城市的发展,有的城市等级会逐渐升高。城市能够发展到一定的规模或达到一定等级,与城市所处的地理位置密切相关。 微点1 乡村的分布、形态、规模和建筑等受当地水源、气候、地形及建筑材料等地理条件,以及社会经济条件和风俗习惯等社会文化因素的影响,反映出人类对周围环境的某种适应和利用。

城市热岛效应论文

远程教育学院 本科生毕业论文(设计) 题目论“城市热导效应”对人在城市生活的影响及缓解对策姓名与学号 年级与专业土木工程(工程管理)(专本2(业余)) 学习中心合肥中心 指导教师

浙江大学远程教育学院本科生毕业论文(设计)诚信承诺书 1.本人郑重地承诺所呈交的毕业论文(设计),是在指导教师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。 2.本人在毕业论文(设计)中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。 3. 本人承诺在毕业论文(设计)选题和研究内容过程中没有抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。 4. 在毕业论文(设计)中对侵犯任何方面知识产权的行为,由本人承担相应的法律责任。 毕业论文(设计)作者: 2015 年11 月8 日 论文版权使用授权书 本论文作者完全了解浙江大学远程教育学院有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和电子文档,允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学远程教育学院可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文。 毕业论文(设计)作者签名: 2015 年11 月8 日

浙江大学远程教育学院本科毕业论文(设计)摘要 摘要 城市热岛效应,就是因城市化的发展,导致城市中气温高于外围郊区的现象。在近地面大气等温线图上,郊外的广阔地区气温变化很小,如同一个平静的海面,而城区则是一个明显的高温区,如同突出海面的岛屿,由于这种岛屿代表 着高温的城市区域,所以就被形象地称为城市热岛。在夏季,城市局部地区的气温,能比郊区高出6℃甚至更高,形成高强度的热岛。城市热岛影响着各个城市。尤其是大城市比如北京等。第一: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,这些物质能大量吸收环境中的热辐射能量,并增加大气对地面的长波逆辐射,产生众所周知的温室效应, 引起了气温的进一步升温。第二:城市建成区、几何形状,与热岛强度存在着明显的关联。如果城市建筑走向设计、或几何形状不合理,则不易通风,造成因风速小而热量不易散发,导致局部气温过高。和一些别的因素叠加产生这种效应,将危害人体健康,加剧大气污染,会造成局部地区的自然灾害,导致气候与物候失常等危害,最终影响了人类和生物的发生发展。 关键词城市热岛;温差;人体影响; I

城市热岛效应

城市热岛效应成因及改善措施 摘要:在全球气候变暖和高速城市化的大背景下,世界上许多城市都出现了高强度的城市热岛效应,城市热环境质量日趋恶化。分析和评价城市热岛效应已成为当前城市气候与环境研究的重要内容之一,也是全球变化研究的重要方面。本文剖析了城市热岛效应的成因及危害,并从当前城市热岛效应的现状出发探讨了改善城市生态环境,减低热岛强度的对策。 关健词:城市热岛效应成因措施 0 引言 城市热岛效应也称“大气热污染现象”,是指当城市发展到一定规模,由于城市下垫面性质的改变、大气污染以及人工废热的排放等因素使城市温度明显高于郊区,形成类似高温孤岛的现象,在气象学上被形象地称为城市热岛。可见,城市热岛反映的是一个温差的概念,只要城市与郊区有明显的温差,就可以说存在了城市热岛。 近年来,我国城市夏季伏天日气温在35℃以上的天数逐渐增多。据报道,2005年夏季,我国中东部和内蒙古中西部、新疆大部日最高气温高于或等于35度的日数一般在5天以上,其中华北南部、黄淮中西部、长江中下游大部及新疆东部、内蒙古西部、福建大部、广东北部、广西东部等地普遍持续高温10-15天,河北南部、山西南部、河南北部、安徽西北部、浙江大部、江西中北部等地达16-25天,很多城市日气温频频刷新当地气象纪录[1]。城区高温化得背后就是越来越严重的城市热岛现象。针对上述现象,本文就以城市热岛产生的原因和改善措施作初步探讨。 1 城市热岛效应的成因 全球变暖的气候条件是造成城市热岛效应的外部因素,而城市化才是热岛形成的内因。一般认为城市热岛效应是由以下几个原因造成的: 1.1城市污染物增加 正常的空气中含21%氧气和78%氮气,还有1%是其他物质。随着城市化发展,城市中由于大量的机动车、工业生产以及居民生活等人为因素的影响,城区大气中CO、SO2、NO x等有毒气体浓度大,总悬浮颗粒物密集,温室气体的含量高。其

六年级环境教育教案__山东科学技术出版社

六年级环境教育教学计划 ◆学生情况分析: 六年级两个班共有学生120人,学生有一定的环保意识和环保知识,但不系统、不全面。极少开展综合实践活动。通过本册教材的学习,使他们掌握环保的有关知识,通过开展大量的实践活动,做环保的小主人。 ◆教学总目标 1、学生了解一些生态环境问题的产生和发展,感知这些环境问题带来的危害,树立环保意识,转变浪费资源、破环环境的生活方式。 2、学会从自己做起,从身边做起,持久地采取适当措施保护生态环境。 ◆教学措施 1、精心准备,不断探索,提高自身素质,切实加强健康教育。 2、充实教学内容,拓展教学空间。 3、设置情景,激发学生的学习兴趣。 4、充分利用各种资源,开展丰富多彩的综合实践活动。 5、课堂中渗透思想品德教育。 ◆问题研究与教改设想: 通过一系列的活动,学生认识环境污染的危害,了解一些环境保护的知识,激发学生自觉保护环境的决心。 ◆执行说明: 1、学生组成若干调查小组,选定调查主题。 2、广泛阅读报刊杂志,借助丰富的网络资源搜集环境污染及如何保护环境的资料。

第1课天气与节气 教学目标 1. 了解一些天气现象,学习描述天气状况。 2. 背诵相关的天气谚语,认识天气预报常用的标识,增强环保意识。 3. 初步了解二十四节气的来历、名称和含义,感受节气与人们的生产和生活的关系。 教学重点 1.认识天气,增强环保意识。 2.初步认识二十四节气的名称和含义。 教学准备:多媒体课件,天气预报视频 教学过程 一、猜谜激趣,导入新课 二、开动脑筋,认识天气 1.除了刚才所说的几种,你还知道哪些天气现象? 2.那么怎样来描述一天的天气呢? 3.如果你打算外出旅行,通常你是怎样获得天气消息的呢? (看电视、听广播、上网、看报纸、手机短信……) 4.现代科学技术很发达,我们获得天气变化的途径有这么多。那我们古人是怎样了解天气变化的呢?(利用天气谚语。) 三、畅所欲言,交流气谚 1.学生阅读背诵教材上的谚语。 2.学生交流汇报搜集到的天气谚语,并就难懂谚语做简单解读。 3.总结:古人的优秀经验我们要继承,当代的科学技术我们更要利用。现代我们最常用的了解天气变化的方法是什么?(看天气预报。) 四、探究园地,学习预报 1.我们先来看一段天气预报的视频。请大家边看边想:天气预报中常用的图形符号有哪些?天气预报包括哪些内容? 2.汇报交流。 (1)天气预报常用符号:请几生前台板画,教师课件补充。 (2)天气预报包含信息:气温、阴晴(降水)、风力、风向、空气质量等。 3.尝试播报天气。出示济南第二天的天气情况,请学生创造性地学习播报天气。先组内练习,再推荐播报。 4.探究天气与人类的关系 (1)刚才我们了解了关于天气的许多知识,那么在日常生活中你喜欢什么样的天气?讨厌什么样的天气?为什么? (2)那么天气对人们的生产和生活有怎样的影响呢?学生交流探讨。教师多媒体展示:天气与交通、天气与日常生活、天气与农业生产、天气与军事的图片。(3)教师归纳:由此可见,天气与我们的生活息息相关。我们充分地利用天气预报,就能预知近期天气,就可以未雨绸缪,有效地趋利避害。 (4)几种极端天气给我们的启示。 国家气候中心专家还指出,2010年极端天气有增长趋势。国外也频频出现一些极端天气事件,同学们,看到这些事件,你想说点什么?我们应该怎么做?

苏州市城市热岛效应现状分析

分会场编号:S10 苏州市城市热岛效应现状分析 季 嬿1,朱 焱1,张宁2 (1. 苏州市气象局,苏州,215131 2.南京大学大气科学学院,南京,210023) 摘要:城市化进程加快所导致的城市热岛效应(Urban Heat Island, UHI)对于全球气候变化产生着深远的影响。近年来,苏州经济高速发展,年国民生产总值位列全国同类城市前列。截至2014年底,全市户籍在册人口约661.08万人,流动人口达到690万左右,随着城市经济建设规模的扩张以及城市人口数量的快速增长显著地加快了苏州的城市化进程,这可能导致苏州城市热岛效应进一步凸显。因此,利用最新的气象观测数据对苏州城市热岛效应进行较为系统的评估对于整个城市的健康发展和合理规划具有重要的现实意义。 本研究首先按照《城市园林绿化评价标准》的要求,选择苏州市范围内53个城市热岛代表站(其中城区站点19个,郊区站点34个)观测得到的4968组气温数据(共计119232个气温记录),对苏州市2013年夏季热岛强度值进行了整体评估。其次,利用1986至2010年美国宇航局(NASA)Landsat/TM卫星观测反演得到的地表气温数据对五种不同下垫面(城镇、裸地、水体、农田、林地)条件下的热岛效应强度进行更加精细化的估计。具体方法是:以太湖平均温度作为本底温度,在此基础上计算不同下垫面地表温度与太湖平均温度的差值得到相对温度,按照相对温度差值大小分为6级来表征热岛效应强度,从而得到苏州热岛强度等级分布。除了观测资料分析,本研究还利用数值模拟手段分析了不同绿化率、绿化方式对苏州市气象环境、城市热岛效应的影响。具体数值试验方案包括一组参考试验和五组敏感性试验,即:苏州市区实际绿化率(参考试验)、苏州市区所有网格点均无植被覆盖(敏感性试验1)、苏州市区所有网格点均为20%的树木覆盖(敏感性试验2)、苏州市区所有网格点均为40%的树木覆盖(敏感性试验3)、苏州市区所有网格点均为20%的草地覆盖(敏感性试验4)、苏州市区所有网格点人为热为0(敏感性试验5)。 研究结果表明:1)2013年度6-8月苏州城市热岛强度值为0.47℃,满足城市热岛效应强度“三星级”(≤2℃)考核要求;2)1986至2010年的卫星反演资料表明,随着苏州城市化的进程,苏州市城市热岛效应有缓慢增强的趋势。从分布特征来看,苏州城市热岛效应呈明显的放射型分布特征,以市区为中心向周围呈放射状分布;3)数值模拟结果表明,植树绿化和草地绿化都可以使局地空气温度有所下降,植树绿化的降温效果要优于草地绿化。苏州现有绿化水平(以树木绿

关于城市热岛效应及其现实影响研究的开题报告

关于城市热岛效应及其现实影响研究的开题报告 高一.十班 Ⅰ. 组长:李泽颢成员:李泽颢 相关学科:地理指导老师:吴新亚 Ⅱ. 背景:随着世界的发展,人口的增多,城市化的进程不断加快,一座座新城市不断被建起,人类文明因此高速发展。但是不可避免的,人类的扩建也产生了恶果。其不仅对环境造成了破坏,对自身也有不小的影响。其中,城市热岛效应是一个突出的现象。其具体表现为城市相对于周围郊区温度明显偏高,如同露出水面的岛屿。而作为中学生我们也应了解一下,来更加深刻地了解这一效应,并充分认识到事物发展的两面性。 Ⅲ.目的:了解城市热岛效应的定义,实质,表现形式,对人们日常生活的影响,对不同地区的不同效应,起因以及郑州本地的城市热岛状况。从中试图寻找解决办法。 意义:有利于加深对热岛效应的了解,增加对科学的热爱,加强实践能力和对学科的认识。同时对论文这一文体有了更多的经验。 Ⅳ.分工:由一个人分不同阶段进行不同方式的调查。 Ⅴ.研究方法:观察,采访,网络搜索,搜寻,研究,问卷调查 Ⅵ.计划:第一阶段:搜集资料 ①通过网上搜索,了解城市热岛效应。 ②随机采访几位市民,询问其对城市热岛效应的了解,及对其日常生 活的影响。 ③试图采访当地气象局,查看郑州近年来气温变化。 ④观察周围生活环境,试图寻找热岛效应的痕迹,可以做适当摄像。 ⑤可做一些调查问卷,了解人们对热岛效应的熟悉程度,及对其看法。 第二阶段:整理资料: ①整理采访内容,分类置放。 ②整合搜索资料,加以修改。 ③把数字数据集合起来,尽量以图表格式直观地体现。 ④筛选有用图片,整合。 ⑤意见整合,综合归纳。 第三阶段:分析资料 ①从资料中找出关键信息。 ②寻求老师指导完成分析。 ③资料分析中试图找出新信息。 ④同时分析到热岛效应的好处和坏处。 ⑤加入适当专业人士评语看法。 ⑥提出自己的观点,找出解决办法。 第四阶段:写成论文 ①布局分配 ②资料引用

城市热岛效应形成的原因主要是

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。 热岛效应 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,其中沥青路面和屋顶温度可高出气温8℃~17℃·此时下垫层的热量主要以湍流形式传导,推动周围大气上升流动,形成"涌泉风",并使城区气温升高;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、因而对风的阻力增大,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。 影响 由于热岛中心区域近地面气温高,大气做上升运动,与周围地区形成气压差异,周围地区近地面大气向中心区辐合,从而在城市中心区域形成一个低压旋涡,结果就势必造成人们生活、工业生产、交通工具运转中燃烧石化燃料而形成的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等大气污染物质在热岛中心区域聚集,危害人们的身体健康甚至生命。表现在: 一方面,大量污染物在热岛中心聚集,浓度剧增,直接刺激人们的呼吸道粘膜,轻者引起咳嗽流涕,重者会诱发呼吸系统疾病,尤其是患慢性支气管炎、肺气肿、哮喘病的中老年人还会引发心脏病,死亡率高,如英国伦敦在1952年12月份,因为这个原因死亡4000余人。

城市热岛效应

城市热岛效应 英文名称:The Urban Heat Island Effect 热岛效应 晴朗无风的夏日,海岛上的地面气温,高于周围海上气温,并因此形成海风环流以及海岛上空的积云对流,这是海洋热岛效应的表现。近年来,由于城市人口集中,工业发达,交通拥塞,大气污染严重,且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成,它的热传导率和热容量都很高,加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用,可使城市年平均气温比郊区可高2摄氏度,甚至更多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿,从而形成城市热岛效应。热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象,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。 气候条件是造成城市热岛效应的外部因素,而城市化才是热岛形成的内因。一般认为热岛成因有三:一是城市与郊区地表面性质不同,热力性质差异较大。城区反射率小,吸收热量多,蒸发耗热少,热量传导较快,而辐射散失热量较慢,郊区恰相反;二是城区排放的人为热量比郊区大;三是城区大气污染拖物浓度大,气溶胶微粒多,在一定程度上起了保温作用。 大气污染在城市热岛效应中起着相当复杂特殊的作用。来自工业生产、交通运输以及日常生活中的大气污染物在城区浓度特别大,它像一张厚厚的毯子覆盖在城市上宛,白天它大大地削弱了太阳直接辐射,城区升温减缓,有时可在城市产生“冷岛”效应。夜间它将大大减少城区地表有效长波辐射所造成的热量损耗,起到保温作用,使城市比郊区“冷却”得慢,形成夜间热岛现象。从城市气象规划设计出发应考虑:(1)要保护并增大城区的绿地、水体面积。因为城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用。 (2)城市热岛强度随着城市发展而加强,因此在控制城市发展的同时,要控制城市人口密度、建筑物密度。因为人口高密度区也是建筑物高密度区和能量高消耗区,常形成气温的高值区。 (3)如北京市位于平原中部,三面环山。由于山谷风的影响,盛行南、北转换的风向。夜间多偏北风,白天多偏南风。因此,在扩建新市区或改建旧城区时,应适当拓宽南北走向的街道,以加强城市通风,减小城市热岛强度。

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