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調查者:盧珊
學校:北京市京源學校
班級:高三(1)班
指導老師:楊勝天侯小波
我的猜想
植被能緩解熱島效應
我是學校的翱翔學員,“翱翔計劃”是北京市爲了在青少年中培養拔尖創新人才而實施的,入選的學生由中學和大學聯合培養,每個學生都要選擇一個課題,由大學導師帶領進行研究。我的導師來自北京師範大學。
在我琢磨能將什麼課題通過實驗進行研究時,突然想到了之前學過的城市熱島效應的知識。通過翻看課本、上網、去圖書館查資料,我知道城市熱島效應是指城市中的氣溫明顯高於外圍郊區的現象,對地理環境和人類的生活都有着一定的負面影響。國外城市熱島研究指出,一般百萬人口以上的大城市平均氣溫約高於郊區0.5到1攝氏度。而目前北京的總面積、山地面積以及人口的數值都非常大,所以我認爲北京存在明顯的城市熱島效應現象。
既然存在城市熱島效應,那能緩解熱島效應的因素又是什麼呢?我想到,植被具有防暑降溫的功能,能有效吸收三分之二以上的太陽輻射熱,也可以調節氣候,並且有資料顯示植被的下墊面是僅次於水面的最佳生活環境,其升溫速率較低,有利於吸收多餘熱量,降溫速率較慢,有利於夜晚的保溫作用。那麼能不能證明植被是緩解熱島效應的重要因素呢?是不是可以通過增加植被覆蓋度來緩解北京的城市熱島效應?我決定通過實驗來驗證我的猜想。
我的準備
半個月才湊齊實驗人員
若要進行此項研究,我需要測量氣溫的變化情況以及植被的覆蓋程度。對於植被覆蓋度的測量有多種方法:採樣法、儀器法、目估法、模型法、遙感檢測法、經驗模型法、植被指數法以及像元分解模型法。我決定使用儀器法,也稱照相法。即在每一測量站選擇10個測量點,每個測量點用一平方米樣方爲標準拍攝5張地表植被的照片,利用VC-DAS軟件計算出該地的植被覆蓋度,然後計算出每點的平均值。
這需要我自己準備照相機、溫度計、鐘錶、實驗的地點、GPS衛星定位儀、一平方米樣方,同時,還需要幾位配合我實驗的人員,讓他們在同一時間幫我測得不同地點的相關數據。
實物材料比較容易找到,照相機家裏有,溫度計和鐘錶從超市都可以買到,衛星定位儀從導師處能借到,一平方米的樣方是我去五金商店買回塑料管自己拼成的,最難的就是配合實驗的人員。
由於我的實驗選點非常重要,必須要考慮地形、溫度、植被等多方因素,通過導師的指導,最終我決定選擇一條從市區到郊區近似於直線的線路,即長安街及其延長線上。具體線路爲“馮村—地鐵天安門東站”線,即:馮村站、侯莊子站、地鐵古城站、地鐵五棵松站、地鐵軍事博物館站、地鐵復興門站、地鐵西單站以及地鐵天安門東站。這就需要有8個人在同一時間內來配合我進行測量,而找這些人着實費了番工夫。主要因爲高三學生學業都很緊張。但爲了實驗,我只能對身邊的熟人“下手”,於是通過半個多月的軟磨硬泡外加請客吃飯的“賄賂”,最終讓我找到了六名同學、一位老師以及一位家人來幫我進行實驗。
我的實驗
400張照片反映植被覆蓋度
定下實驗地點後,我要用GPS衛星定位儀進行測量,以便確認實驗的選點是在一條直線上。通過測量,我記錄下來每個站點的經度、緯度、海拔高度和精度。
接下來要測量氣溫。城市地表溫度的測量選點與測量植被的地點相同,每站設置三支溫度計,溫度計間隔大約5至10米,測量時間是同一天的早上8點到下午6點,中間每隔一小時的整點記錄一次。每站記錄11次,每次有3個數據,然後再將這些數據填進事先設計好的城市氣溫測量記錄表中。在這個記錄表中,我羅列了一些注意事項,包括要提前到達測量地點、下午最後一次測量時間爲晚6時、天氣狀況及時記錄、溫度計不可緊挨其他物體也不可手握、所記錄的數據要在同一位置等。
儘管已經提前設計好了相應步驟,但在測量過程中,還是有一些小狀況發生。比如有同學突然告訴我溫度計壞了,我就得拿上備用溫度計趕緊給他送過去;還有的同學爲了幫我測量,把自己的揹包給弄丟了。此外,由於測量基本需要一整天的時間,身爲高三的學生,大家就利用這中間等待的時間,在草地上鋪上塊布,坐在上面寫作業。但大家都沒有抱怨,所以我特別感謝這些爲幫助我進行實驗的同年級的朋友。
接下來是測量植被覆蓋度,我選擇用照相法進行實驗。我在各站點選10個測量點,利用一平方米的樣方作爲標準,用相機在每點拍攝5張照片,並將照片編號並記錄。通過測量,我用照相機在每站記錄了50張照片,8個站點一共是400張。
我的結論
提高植被覆蓋度能緩解熱島效應
實際測量的數據顯示,清晨市郊溫度相差不大;上午8時到中午12時左右,城市溫度不斷上升,郊區溫度變化不大;到下午有明顯的城市溫度高於郊區溫度的趨勢。
我又用圖像處理軟件對所照的400張圖像進行逐一矯正並按樣方大小裁剪,再利用北京師範大學所開發的植被覆蓋度測算軟件計算出該地植被覆蓋度的數值,並計算出平均值,製作成折線統計圖。根據數據可知,古城站和天安門東站植被覆蓋度較高,古城站爲最高值;侯莊子站和西單站植被覆蓋率較低,侯莊子站爲最低。
之後,對覆蓋度的數據與氣溫數據做相關性分析。根據對比,我發現,馮村站、古城站、五棵松站、西單站以及天安門東站有明顯的植被覆蓋度與氣溫呈負相關的趨勢。
最終我得出結論:緩解城市熱島效應的重要因素就是植被覆蓋度。植被覆蓋度與城市溫度大致呈負相關。根據這個結論,我認爲,應該在北京城市高溫、人口密集、車流量較多、第二產業密集等地區,加大綠化面積,提高植被覆蓋度,這樣能在一定程度上緩解熱島效應,提高人類的生活水平。
文/實習記者王妍J239
攝/記者王溦J218
欄目主持:李莉