1/9不同地表狀況下的溫度分布比較研究摘要介紹了不同地表狀況對(duì)微氣候的影響，選擇相應(yīng)的裸地、草坪和水泥地，描述了不地表的環(huán)境特點(diǎn)，測(cè)試時(shí)的氣候條件，測(cè)試儀表和測(cè)試手段，進(jìn)行了溫度測(cè)量，詳細(xì)的分析比較了在米以下不同地表狀況的溫度梯度分布和隨時(shí)間周期性變化的規(guī)律。關(guān)鍵詞微氣候；地表狀況；溫度分布1研究背景不同地表狀況對(duì)室外人員活動(dòng)區(qū)的微氣候會(huì)產(chǎn)生很大影響。夏季大面積的綠化草坪不僅給人賞心悅目的心理感覺(jué)，而且有效的調(diào)節(jié)著室外地人員活動(dòng)區(qū)的溫度分布，明顯改善了人員的舒適程度。草坪與土壤、水泥地面等地表狀況下的微氣候存在本質(zhì)的不同，由于草坪葉面對(duì)于太陽(yáng)輻射的反射和遮擋作用，使得活動(dòng)面提升到葉面高度附近，從而改變了地面附近的溫度分布，使之分布具有獨(dú)特的性質(zhì)，與裸地和水泥地產(chǎn)生差異。室外的綠化狀況對(duì)建筑物的熱工性能和建筑物內(nèi)的環(huán)境也有著重要的影響。因此人們都會(huì)大面積的鋪設(shè)草坪，既調(diào)節(jié)室外環(huán)境，而且提高了建筑質(zhì)量，減少了噪音和雜2/9質(zhì)的污染，甚至可以部分取代建筑材料，達(dá)到低能耗的效果。實(shí)驗(yàn)測(cè)試測(cè)試場(chǎng)地為了分析和評(píng)價(jià)室外不同地表狀況對(duì)微氣候的影響，選擇對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地分別為草坪、水泥地和裸地。為突出不同地表的特點(diǎn)，三塊實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地均選取面積較大、地面平整和地表的情況單純而統(tǒng)一的區(qū)域。其中，草坪面積約為1000M2，區(qū)域內(nèi)無(wú)高大樹(shù)木；水泥地和裸地的面積相對(duì)較小，約為500M2，但其表面的狀況單純，無(wú)雜草，土質(zhì)均一，且無(wú)建筑產(chǎn)生的陰影。影響室外微氣候的因素比較多，為了便于分析地表狀況對(duì)微氣候的作用，必須盡量排除對(duì)溫度產(chǎn)生影響的其他因素。實(shí)驗(yàn)選擇在晴朗無(wú)云的條件下進(jìn)行，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，天空散射相對(duì)很小，輻射的效果顯著。其次挑選在室外風(fēng)速低于/S的情況下進(jìn)行，以減少相鄰區(qū)域微氣候的影響。2測(cè)試方法和儀表測(cè)點(diǎn)位置根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)1的分析，地表上方以下為溫度變3/9化劇烈的區(qū)域，而在地表以上的米范圍內(nèi)，溫度存在很大波動(dòng)。因此，溫度的測(cè)點(diǎn)集中布置在米以下，特別是米以內(nèi)的區(qū)域中。實(shí)驗(yàn)中，共布置四組測(cè)溫裝置，每組設(shè)有八個(gè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)溫度梯度進(jìn)行測(cè)量。兩組置于草坪區(qū)域中，另兩組分別置于水泥地和裸地中。以地表的高度記為相對(duì)，垂直向上為高度增加的方向。每組測(cè)點(diǎn)的具體位置參見(jiàn)圖1。其中在標(biāo)高位置的測(cè)點(diǎn)是測(cè)量地表溫度的。圖1測(cè)點(diǎn)高度圖白天裸地溫度分布實(shí)驗(yàn)中還分別測(cè)量了太陽(yáng)輻射和風(fēng)速。太陽(yáng)輻射包括太陽(yáng)輻射頻譜范圍內(nèi)的中短波輻射以及地面的反射，風(fēng)速為每組實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的平均風(fēng)速，測(cè)量點(diǎn)高度為米。測(cè)量?jī)x表和裝置測(cè)量溫度采用清華同方公司研制和開(kāi)發(fā)的RHLOG型溫度自計(jì)儀2，在實(shí)驗(yàn)期間自動(dòng)連續(xù)測(cè)點(diǎn)的空氣溫度，采樣間隔為1MIN。測(cè)溫頭為熱敏電阻，置于銀灰色的長(zhǎng)方體塑料外殼中，長(zhǎng)方體的體積約為10040200MM毫米，內(nèi)部電子元件的發(fā)熱可以忽略。外殼內(nèi)外空氣相通，但無(wú)機(jī)械通風(fēng)裝置。地表溫度測(cè)點(diǎn)的自計(jì)儀半掩埋在土壤中，以準(zhǔn)確測(cè)量地表的溫度。在標(biāo)高以上的七個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)溫頭4/9置于外表鍍鉻的銅管中，銅管的直徑為8MM，長(zhǎng)為45MM毫米，其上打有通風(fēng)小孔。為防止太陽(yáng)的直射輻射，在銅管的上方，用錫紙覆蓋。測(cè)溫小盒外部以錫紙圍繞，可以反射太陽(yáng)輻射，以便更準(zhǔn)確測(cè)量空氣的溫度，錫紙內(nèi)外通風(fēng)良好。測(cè)溫頭及銅管都置于測(cè)溫小盒周圍的錫紙中。太陽(yáng)輻射和地面反射的測(cè)量為DFY2型天空輻射表，該儀表對(duì)短波輻射敏感。風(fēng)速以同方人環(huán)公司制造的熱球風(fēng)速儀測(cè)量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析在1999年7月中下旬，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其中在7月2526日進(jìn)行了一晝夜的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)期間。天氣炎熱，可以代表典型的夏季氣候。在草坪、裸地和水泥地三類不同地表上進(jìn)行了測(cè)試。為了避免偶然因素對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的干擾，在整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，采用以相鄰20MIN內(nèi)的平均溫度作為圖中溫度值，在時(shí)間上以中值時(shí)刻代表。如1010表示10001020時(shí)間段內(nèi)的平均值。由測(cè)試結(jié)果可知草坪上的溫度梯度具有明顯的規(guī)律性，在每天內(nèi)的溫度梯度分布隨時(shí)間的不同而改變，可以分為四個(gè)階段，呈現(xiàn)三種分布3。在相同的時(shí)間段，裸地與水泥地工況的溫度分布比較相似，與草坪工況相比，它5/9們的溫度分布隨時(shí)間變化相對(duì)簡(jiǎn)單，與草坪工況存在明顯差別。在表現(xiàn)溫度分布的圖示中，橫坐標(biāo)表示溫度，其單位為，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)高度，單位為米。在下墊面為裸地和水泥地的條件下，影響溫度分布的因素較少，因而溫度梯度分布的類型比較一致，隨時(shí)間變化比較明顯，曲線的形成比較單一。在地表狀況為裸地時(shí)，可以粗略的將溫度梯度分布分為兩個(gè)階段。第一階段，基本上處于白天，日射強(qiáng)烈，對(duì)溫度梯度產(chǎn)生主要影響。這里選擇了5條曲線進(jìn)行比較見(jiàn)圖2，由圖可見(jiàn)，地面的溫度最高，說(shuō)明活動(dòng)面位于地面。在米以下，溫度也存在一定的波動(dòng)。從地表上，溫度逐步下降，在附近出現(xiàn)局部的溫度升高，溫度在此區(qū)域內(nèi)發(fā)生明顯波動(dòng)。產(chǎn)生波動(dòng)的原因與地面和空氣升溫的不一致以及太陽(yáng)輻射有關(guān)。圖3是天氣為多云時(shí)裸地面附近的溫度梯度，對(duì)比圖2與圖3的差別，就可看到圖2中曲線的波動(dòng)由于太陽(yáng)輻射影響的作用。圖夜間裸地溫度分布圖夜間裸地溫度分布第二階段，基本是在日射較弱的時(shí)間內(nèi)如夜間，測(cè)6/9試結(jié)果見(jiàn)圖4?？諝鉁囟入S時(shí)間先下降然后上升，溫度在455時(shí)達(dá)到最低。本階段全部時(shí)間中的地面溫度都最高，空氣溫度略低于地面溫度，分布規(guī)律與草坪溫度分布相反，空氣溫度變化不大。在太陽(yáng)輻射減弱的過(guò)程中，溫度趨于均一，垂直各測(cè)點(diǎn)的溫度逐漸下降，逐漸接近地表溫度。在太陽(yáng)輻射增強(qiáng)的過(guò)程中，不同高度的空氣溫度的差別逐漸加大，地表溫度升高的幅度明顯大于空氣升溫的幅度。并且在地表以上20CM形成較大的溫度梯度。下墊面為水泥地的情況與裸地相似，但第一階段很弱，整體上溫度梯度分布一致，變化幅度明顯大于裸地工況的情況，見(jiàn)圖5，在中午1200時(shí)達(dá)到最大區(qū)域，此區(qū)域持續(xù)到1600附近，夜間600時(shí)，達(dá)到最低溫度?？傮w上看，溫度梯度集中分布的距離內(nèi)，日射越強(qiáng)烈，溫度梯度越大。它與以上兩種地表狀況的不同，沒(méi)有出現(xiàn)垂直溫度均一的溫度分布。在太陽(yáng)輻射消失后，溫度出現(xiàn)均一的趨勢(shì)，但在夜間地表和空氣的溫度差別又有所加大。整體的溫度值下降，同樣是在清晨達(dá)到溫度的最低點(diǎn)。然后隨太陽(yáng)輻射的影響，溫度逐步回升。在到米以上，溫度基本保持不變。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟HTTP/對(duì)比分析7/9水泥地與草坪比較相同時(shí)刻水泥地表面的溫度大于草坪地表面的溫度，該差值在下午1600時(shí)達(dá)到最大值，約為10，兩者之差的最小值出現(xiàn)在400左右，差值也在2以上。地表以上的空氣溫度，在夜間和白天存在差異。在夜間，水泥地上的空氣溫度總高于草坪上的空氣溫度但兩者相差不大。在地面附近，這一差值約為34，隨時(shí)間接近白天而略有降低。空氣溫度差值也隨高度的增加而逐漸變小，在1M以上，該值減小到1左右。在太陽(yáng)輻射較強(qiáng)的白天條件下，清晨和傍晚草坪附近的空氣溫度低于水泥地相應(yīng)高度的空氣溫度，隨輻射強(qiáng)度的增加，兩者溫度逐漸接近，在正午之前，草坪附近的空氣溫度會(huì)略高于水泥地附近的空氣溫度，出現(xiàn)極值。在下午，兩者之差又逐漸加大，直到夜間。白天在以下的區(qū)域內(nèi)，兩者溫差存在波動(dòng)，但差別不大，僅2左右。在以上的范圍內(nèi)，清晨草坪空氣溫度一般都低于水泥地的空氣溫度，兩者相差穩(wěn)定在12，隨太陽(yáng)輻射的增加，兩者之差變小。4裸地與草坪比較兩者溫度分布的差別與水泥地和草坪的分布差別類似。相同時(shí)刻裸地地表的溫度明顯高于草坪地表溫度，在8/9下午200相差最多，約為12，夜間有所降低。裸地地面附近的空氣溫度略高于草坪地面附近的空氣溫度，在1M以上，上午草坪上的空氣溫度略高于裸地相應(yīng)高度的空氣溫度，約為1。在正午以后，草坪溫度逐漸低于裸地的空氣溫度。4裸地與水泥地比較裸地和水泥地的溫度分布線形相似，地面溫度一般高于空氣溫度，各測(cè)點(diǎn)溫度隨時(shí)間周期性變化。在輻射較強(qiáng)的白天，裸地的地表溫度高于水呢地的地表溫度，在夜間，裸地的地表溫度逐漸低于水泥地的地表溫度，溫差的最大值出現(xiàn)在夜間300400之間，可達(dá)45。在不同的下墊面的區(qū)域內(nèi)，夜間裸地的空氣溫度低于水泥地的空氣溫度，其差隨高度的增加而減?。浑S時(shí)間周期性變化，在100左右達(dá)到最大值，約為23。在白天，裸地的空氣溫度略高于水泥地的空氣溫度。結(jié)論夏季草平環(huán)境下的人員活動(dòng)區(qū)中空氣溫度隨時(shí)間周期性變化，可以近似的分成四個(gè)階段，并與水泥地和裸地的空氣溫度分布存在著很大差異。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在夏季有太陽(yáng)輻射的條件下，草坪環(huán)境可以大幅度降低地表的溫9/9度并且