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减少热岛效应之我在行动

2011/3/25 全国青少年科学影像节  阅读(9653)  

  【值得思考的现象】

  “卫星遥感图上,气温越高的地区颜色越深。在成都地区,深色块已形成包围趋势,面积最大;其他地区,深色块呈零星的点状。从遥感图直观地看,绵阳、攀枝花、眉山、泸州等地热岛效应也比较明显。”2006年7月11日,四川省气候中心主任马振峰告诉记者。

  记者随后致电几个市州气象台。反馈的消息是,巴中和广元有热岛效应,但不太明显。达州的热岛效应虽然算不上显著,但也能感受到。而地处川南的泸州植被少、高楼多,加上城市污染的影响,热岛效应比较明显。

  城市热岛效应是城市气候中典型的特征之一。城市热岛是以市中心为热岛中心,有一股较强的暖气流在此上升,而郊外上空为相对冷的空气下沉,这样便形成了城郊环流,空气中的各种污染物在这种局地环流的作用下,聚集在城市上空,如果没有很强的冷空气,城市空气污染将加重,人类生存的环境被破坏,导致人类发生各种疾病,甚至造成死亡。热岛效应是可以减少的,如增加城市的绿化,多种草种树,增加城市中的水体面积,这些方法都有利于吸收热量,减少热岛效应的影响。另外,城市建筑物表面涂上白色也可以减少吸收太阳辐射。

  我们试着探究住宅小区的绿化方式能否利用减少城市热岛效应。

  【引发的问题】

  现在我们生活的小区绿化是否可以起到减少热岛效应的作用吗?

  小区绿化成何种状态有利于减少热岛效应?

  【探究计划】

  第一个问题:现在我们生活的小区绿化是否可以起到减少热岛效应的作用吗?

  我的猜想假设---小区的绿化应该可以减少热岛效应。

  小区绿化的树木草坪中绿色植物会吸收太阳光中富含热量的红光、蓝光,而反射低热量绿光,减少对周围环境的热辐射;同时绿色植物可以通过植物叶片的蒸腾,水蒸气带走热量降低植物本身的温度。

  我的探究思考——接下来,我要收集大量的证据来证明绿色植物吸热,反射少量的热。

  可是,太阳光照射到叶面,叶子既吸收光又反射光,如何证明叶子吸收含热多的红蓝光反射低热的绿光?使用三棱镜将太阳光分成七色,用温度计测不同颜色的温度,再使用普通平面镜反射太阳光到温度计上测定混合色光的温度,对比在镜面涂有绿色颜料的平面镜反射绿光到温度计上测定绿光的温度。

  叶片的蒸腾作用的观察:直观方法是利用塑料袋罩在植物上,隔一段时间发现塑料袋上有水珠凝结。细微的观察是看叶片气孔的开闭状态。气孔打开是蒸腾作用发生的标志。但叶片上的气孔很小,观察起来很困难,需要放大镜、多倍望远镜、显微镜等工具,将叶片放在显微镜下,然后将摄像机放置在显微镜的观测口处进行拍摄,也许就能在整个画面中清晰地看到了叶片气孔的开闭情况了。

  直接的温度比较:选绿化不同小区在在早中晚的三个时段测定环境温度来比较,看小区绿化对环境温度的影响。

  第二个问题: 小区绿化成何种状态更有利于减少热岛效应?

  首先,我的猜想假设——与绿化的植物种类、绿化的面积等有关。与植物的种类有关的话,那么可以建议多种某些种类的植物;如果与绿化面积或立体分布有关的话则可以建议使用有针对性绿化方式。

  我的探究思考——与植物的种类有关的话,就需要控制变量(同一地段、同一时段、同样面积、同样湿度),在同等条件下比较高大植物(分阔叶和针叶)、低矮灌木、草坪等不同种类的植物周围的温度以及记录下其变化,根据结果建议多种那些减少热岛效应的植物。

  同样针对植物的面积大小是否对减少热岛效应有效果的测定,也要采用控制变量法来实施。通过温度的变化来判定植物分布面积大小对减少热岛效应的影响,最终得出相应的结论。

  最后提出一种立体绿化网方法[4],使用包括在小区建筑物相应部位设置多种绿化构件,能达到房屋屋顶绿化、相邻建筑物间隔的空间绿化、房屋墙体的垂直绿化的目的。绿化网使用水管网(设想以后使用收集到的雨水、洗菜水)进行浇灌,同时每隔一定时间用有机肥为植物追肥。通过建立立体绿化网,可以美化小区、美化城市,过滤空气尘埃,吸收过强的紫外线和有害气体,因而不但可以降低污染,减少热岛效应,改变小气候,还可以增强人们保护绿色植物,保护生态环境的意识,从而达到环境的改善与各行业建设步伐的加快呈良性循环的目的。

  拓展:立体绿化网还可以在与小区相连接公路中、边分线及铁路分界线绿化。再加上街道附属构件分类垃圾箱的绿化;各种聚集人群的机关、厂区等等区域。同时还应关注世博会的城市实践区,看全球各地应用青山绿地理念建设美好城市的范例,从而可以找寻更好的改造我们的小区绿化的方法。 …………

  当然在观测中,很有可能会观测到意想不到的现象。如果是事先没有预想或发现的事,可以进行更深入的探究。

  【拍摄计划】

  根据以上的关于探究过程的思考,我设计的拍摄计划是这样的:

  第一阶段:

  拍摄目的:认识热岛效应

  拍摄环境:两个公路旁没有遮阴的地方、三个城市中楼群集中区,以及郊区选三个点以及两三个街头

  所需物品:温度计、摄像机、记录的笔和本、现场录音设备。

  拍摄内容:测定各地在各个时段的温度,作个温度变化的走势图。

  周围的人对热岛效应的认识情况随机采访。

  第二阶段:

  拍摄目的:提出小区绿化可以减少热岛效应的原因初探

  拍摄环境:小区绿化的花园边

  拍摄内容: 太阳光中高热部分的红光蓝光,以及低热部分的绿光的温度测定;平面镜反光温度测定;观察叶片的气孔证明植物的蒸腾作用。

  所需物品:摄像机,三棱镜、温度计、平面镜(两块)显微镜及实验台

  第三阶段:

  拍摄目的:减少热岛效应的对策略

  拍摄环境:学校(或家中)电脑旁、市园林局(或市气象局)、小区绿化区(或有绿化的楼顶)

  拍摄内容:网上查询、园林局(或气象局)咨询:减少热岛效应的措施,在小区绿化区用实验证明减少热岛效应的决定因素:1、与植物种类有关,2、与植物面积大小有关。

  所需物品:摄像机,现场录音设备、温度计

  第四阶段:

  拍摄目的:寻找小区绿化最优的措施

  拍摄环境:公园、园林示范单位、优秀小区、在公路、高速路、桥梁等空地旁利用设想的空中立体绿化网进行实验。

  拍摄内容: 比较已有的各种绿化优秀的公园、单位、小区,找寻有利于消除城市热岛效应的措施。将预想的空中的立体绿化,和有效的绿化植物制成模型在公路、高速路、桥梁等空地旁利用设想的空中立体绿化网进行实验。探访世博会的城市实践区发现其做的较好的地方,总结后不断宣传推广所需物品:摄像机、温度计、空中立体绿化网的模型。

  【启发与思考】

  从整个城市的发展和建设水平出发,人居环境和舒适度是不能忽视的几个因素,然而,“热岛效应”却使城市中心越来越不适宜生活。

  通过我们的探究,力求改善小区的绿化,不仅使优美的园林绿化成为住宅小区最基本的要素,还应开发它的另一个重要功能:减少城市热岛效应。 我们希望通过本片唤起人们的重视,绿化小区最好能达到加快建设生态住宅、绿色住宅的目的,从而发挥小区绿化最佳的生态效益、社会效益和经济效益。

  【参考资料】

  [1]  四川热岛效应
http://www.xinhuanet.com/chinanews/2006-07/14/content_7516452.htm
[2]城市热岛效应
http://baike.baidu.com/view/14593.htm?fr=ala0_1
[3]图片取自:泸州天立花园
http://image.baidu.com/i?ct=503316480&z=0&tn=baiduimagedetail&word=%E3%F2%D6%DD%CC%EC%C1%A2%BB%A8%D4%B0&in=7660&cl=2&cm=1& sc=0&lm=-1&pn=6&rn=1&di=30614460975&ln=1991&fr=&ic=0&s=0&se=1
[4] “立体绿化”对抗火炉
http://www.forestry.gov.cn/portal/lmzm/s/1359/content-141316.html