Grænser i Jorden Videnskab

Indledning

En af de grundlæggende målsætninger i mange undersøgelser om urban heat islands (UHI) indebærer, at der indføres deres intensitet på bestemt nætter eller, hvis der er et tilstrækkelig stort antal observationer, deres maksimale intensitet og høj intensitet kan også belyses., Uanset den metode, der er ansat, uanset om det refererer til (1) forskelle mellem to faste observatorier, en by og en anden ydre eller ikke-bymæssige, (2) mobile urban transects eller (3) remote sensing, i sidste ende er det et spørgsmål om at levere en værdi af termiske forskelle mellem kontrast point eller sektorer, en by og en anden, der kunne betegnes som ikke-bymæssige. Dermed, intensiteten af UHI ses i temperaturforskellen udtrykt på et givet tidspunkt mellem den hotteste sektor i byen og det ikke-bymæssige rum, der omgiver dette., Intensiteten af heat island er den enkleste og mest kvantitativ indikator for den termiske ændringer, der er pålagt af byen på det område, hvor den er beliggende, og af dens relative opvarmning i forhold til det omgivende miljø i landdistrikterne på natten (Kim og Baik, 2002; Memon et al., 2009).

baggrund

imidlertid kræver begrebet UHI en definition, der fastlægger sammenligninger mellem byer og foretager præcise vurderinger af størrelsen af dette fænomen i en given by på forskellige datoer., Det første grundlæggende trin indebærer valget af to punkter, en by og den anden ikke-urban. I forhold til bypunktet er der generelt mindre usikkerhed, fordi den er etableret i den varmeste del af byen i gennemsnit, normalt i centrum. Selv uden ad hoc-observationer er det i mange byer ret nemt at bestemme det hotteste område om natten. Hvis dette ikke var tilfældet, kunne en pilotmålingskampagne etablere det hotteste punkt., Det skal huskes, at den hotteste del af byen ikke altid er den samme, som det kan ses ved hjælp af telemåling i Santiago de Chile (Sarricolea og Martin-Vide, 2014), skønt det foreliggende papir vil henvise til disse bymæssige og ikke-bymæssige punkter. Sidstnævnte skal vælges med stor omhu. Ideelt set bør det ikke-bymæssige punkt være tæt på byen, men i et landdistrikt, eller endnu bedre med naturlig vegetationsdækning., Adjektivet “landdistrikterne” har traditionelt været forbundet med placeringen af de ikke-bymæssige eller referencepunkt og dermed, UHI intensitet er ofte blevet defineret som den temperatur forskel mellem by-og landdistrikter steder (eller områder), Δ Tu−f = Tu − Tr, hvor ∆ Tu−r er UHI intensitet, Tu er urban temperatur og Tr landdistrikterne temperatur., Selvfølgelig, ikke-bymæssige punkt må være, der ligger udenfor den beregnede byrum eller enhver anden overflade, der er blevet modificeret af asfalt, cement, etc., for menneskeskabte varme til at være ubetydelig i sin energi, balance, for den fornuftige og latent varme til at være så ens som muligt af naturlige dækning, og for stråling balance til stede albedoer og emissivitet koefficienter, der er også ligner de et naturligt miljø., Imidlertid, byens grænser er ofte unøjagtige, fordi det urbane kontinuum undertiden mangler klare grænser, præsentere en overgang mod typisk landlige arealanvendelser. De fleste byer grænser ikke til landdistrikterne, men snarere på periurban-zonesoner, rururban-zonesoner osv…., som til en vis grad er påvirket af byen. Selv strenge undersøgelser gør brug af noget vage udtryk som “nærliggende landdistrikter” for det ikke-bymæssige punkt eller sektor (Van Hove et al., 2011)., For at finde dette ikke-bymæssige punkt skulle vi i visse tilfælde dække en sådan afstand, at vi ville komme ind i et klimatisk domæne eller en given vejrtype på et bestemt tidspunkt, forskellig fra den by, der studeres. Ved sammenligning af deres temperaturer ville forskellene ikke kun skyldes byeffekten, men også fra eksistensen af forskellige klimaer eller vejr. Mange undersøgelser har undladt at vælge det passende ikke-bymæssige punkt ved at vælge et tilgængeligt observatorium uden for byen, selvom dette ikke giver de ideelle forhold., Desuden er der investeret en stor indsats i zoneinddeling af de omkringliggende byer for at underkaste dem klimatiske og meteorologiske undersøgelser og etablere UHI-intensiteter. Faktisk har nogle byklimatologer foreslået detaljerede klassifikationer af rummet og af by-og landskaber, især af deres overgangs zonesoner. I denne forstand kan vi nævne arbejdet med Oke (2006), der foreslår, seven Urban klimazoner (UCZ), fra N°1, intenst udviklet byområder med fritliggende tæt-indstil høj-rise bygninger med beklædning, fx,, downtown tårne, der præsenterer over 90% bygget (impermeabel) overflade, at N°7, spredt semi-udvikling af landdistrikterne huse i et natur-eller landbrugsareal, fx, gårde, godser, med mindre end 10% bygget overflade. Denne klassificering bruges for eksempel til nøjagtigt at sammenligne de maksimale byvarmeøintensiteter på 19 hollandske byer (Van Hove et al., 2011). Andre forfattere antager også, at landdistrikterne eller referencepunktet skal have mindre end 10% af den konstruerede overflade (2010ing-Yee, 2010). Ved hjælp af telemåling forklarer urban land cover UHI intensiteterne i mange europæiske byer (.hou et al.,, 2013). Ste .art and Oke (2009) udvidede UC. – klassifikationen til et mere omfattende system kaldet lokale klima Zonesoner (LC.). Det forsøger at kategorisere landskabet “univers” i 19 LC., der tilhører Fire landskabsserier (by, landbrug, naturlig og blandet) i henhold til overfladedæksel, overfladestruktur og kulturel aktivitet. Denne procedure er for eksempel blevet anvendt af Siu and Hart (2013) til Hong Kong. I denne forstand er tilfældet med Hongkong meget illustrativt af de problemer, der er forbundet med at vælge punkterne, især det landlige eller ikke-bymæssige., Disse forfattere konkluderer, at de landlige stationer, der blev brugt i tidligere undersøgelser, ikke er repræsentative, og dermed, de UHI-intensiteter, der tidligere er beregnet for Hong Kong, kan være undervurderet.

Der er desuden en effekt på lejdsiden af byen, som på et givet tidspunkt hovedsageligt afhænger af vindretningen. Hvis det ikke-bymæssige punkt på en bestemt nat udsættes for denne effekt, vil forskellen mellem dette punkt og byens centrum blive dæmpet., Derfor, afhængigt af vindretningen, den urbane indflydelse på læsiden af byen kan eller ikke kan påvirke den ikke-urbane punkt.

Forenkle Lowry”s tilsætningsstof ordning (Lowry, 1977), temperatur, der måles på urban punkt er en funktion af klima i region, det er placeret i, samt effekten af lokale geografiske faktorer og urbanisering, der henviser til, at temperaturen på den ikke-bymæssige punkt af det regionale klima sig og effekten af lokale geografiske faktorer., Hvis de lokale geografiske faktorer er ens på begge punkter, vil forskellen mellem begge temperaturer udtrykke effekten af byen, som udgør vores mål. Hvis vi skal give en korrekt og sammenlignelig værdi af UHI-intensiteten, er det vigtigt at vælge et ikke-bymæssigt punkt med en højde og afstand fra havet eller fra de eksisterende vandområder, der kan sammenlignes med bypunktets. Disse to geografiske faktorer, højde og afstand fra havet, er afgørende, mens andre, såsom breddegrad, ikke forårsager mærkbare forskelle mellem de to punkter., Hvis det ikke-bymæssige punkt er placeret, for eksempel højere end det bymæssige, vil dets gennemsnitstemperatur være betydeligt lavere eller lejlighedsvis højere, hvis termisk inversion forekommer. Under alle omstændigheder vil byeffekten blive camoufleret ved beregning af temperaturforskellen. Der er derfor behov for at fastlægge margenen for højdeforskelle mellem bymæssige og ikke-bymæssige punkter for at overveje, at deres temperaturforskelle kun afslører byeffekten. Hvis den gennemsnitlige lodrette temperaturgradient overvejes (0,65/C / 100 m), vil 30,8 m forårsage en variation på 0.,2 C C, hvilket er af nøjagtigheden af mange temperaturmålinger. 30 m. i den meget veldokumenterede doktorafhandling af Siu (2011) præsenterer de endelig valgte punkter en højdeforskel på 27 m. for Barcelona er højdeforskellen mellem kontrastpunkterne cirka 20 m (Moreno-Garcia, 1994)., På nætter med intens jorden termisk inversion, meget ofte i forbindelse med enkelte situationer (anticyclonic), som giver anledning til intens varme øer, 30 m udgør et højden over havet kontrast, der kan forårsage betydelige temperaturforskelle, af flere grader celsius. I disse tilfælde vil et ikke-bymæssigt punkt beliggende i en lavere (højere) højde overvurdere (undervurdere) byeffekten. For disse nætter, højdeforskelle på kun 10 m ville repræsentere en ikke-urban bias i de beregnede intensiteter på heat island., Kort sagt, højden over havet forskel mellem bymæssige og ikke-bymæssige punkter bør aldrig overstige 30 m, og, hvis det er muligt, bør være mindre end 10 m. I tilfælde af, at sidstnævnte kriterium var ikke muligt, intensiteten af heat island, der er etableret på overnatninger med intens termisk inversion skal gøres til genstand for korrektion. Dette er også tilfældet, hvis det var umuligt at finde et ikke-bymæssigt punkt med en højdeforskel på 30 m eller mindre med hensyn til bypunktet (for eksempel i en by, der fuldstændigt besætter bunden af en lukket dal).,

det er et velkendt faktum, at vandmasser regulerer temperaturen og dæmper daglige og sæsonmæssige temperaturforskelle, som det kan ses i de begrænsede daglige og årlige temperaturområder på kyster og øer. Af denne grund kan det ikke anbefales at vælge et ikke-bymæssigt punkt, der er mere fjernt fra eller tæt på kysten end bypunktet, men dette kræver yderligere diskussion. Endnu en gang er der behov for at angive den maksimale antagelige værdi for denne forskel i afstand fra kysten., Meget få undersøgelser har behandlet dette spørgsmål, som ikke giver et enkelt resultat, da indflydelsen fra afstanden fra havet er meget stærk i et kystområde og ubetydelig i et indre miljø langt fra kysten eller adskilt fra det ved relieffer. I sidstnævnte tilfælde, i et stort indre byområde med et kontinentalt klima, vil selv en forskel på tiere kilometer i afstand fra havet mellem by-og ikke-bymæssige punkter ikke medføre temperaturforskelle., Tværtimod, ved siden af kysten eller kanten af en stor sø, falder virkningen af vandkroppen hurtigt, når man bevæger sig væk fra den. Det er højst sandsynligt, at forholdet mellem indflydelsen af afstand fra havet og temperaturen ikke er lineær. I et miljø, der er åbent til havet sletter i Valencia (den Østlige Spanien), den årlige gennemsnitlige minimum temperatur falder med ca 0.16 °C/km afstand fra havet; i januar er denne variation 0.23 °C/km, og i juli 0.11 °C/km, ca (Ninyerola et al., 2005)., Hvis byen er kystnære, er den afstand fra havet af den bymæssige og ikke-bymæssige punkter bør ikke afvige meget mere end 800 m (nævnt, og som et årligt gennemsnit, i mangel af særlige poster, en forskel på 0.2 °C/km vil ske i januar, med en forskel på afstande af 870 m). Som det kan ses i det givne eksempel, afhænger faktoren “afstand fra havet” af årstid og også breddegrad på grund af påvirkningen af vand-og lufttemperaturer og havstrømme, der besidder deres egen termiske anomali.,

konklusioner

Sammenfattende er intensiteten af varmeøen den enkleste og kvantitative indikator for den termiske modifikation, som byen pålægger territoriet. Derfor, den mest vigtige aspekter, der skal overvejes i denne definition er, i første omgang, at to punkter (i og uden for byerne), der følger opbygningen af Stewart og Oke (2009), at der er et punkt i urban center og en anden med mindre end 10% af etageareal, også højden over havet forskel mellem bymæssige og ikke-bymæssige punkter bør aldrig overstige 30 m, og, hvis det er muligt, bør være mindre end 10 m., Endelig bør nærheden til vandområder i bymæssige og ikke-bymæssige punkter være ens og ideelt set over 800 meter.

Erklæring om interessekonflikt

forfatterne erklærer, at forskningen blev udført i mangel af kommercielle eller økonomiske forhold, der kunne fortolkes som en potentiel interessekonflikt.

Tak

Institut de l”Aigua (University of Barcelona, Spanien), Grup de Climatologia 2014SGR300 (catalanske Regering).

---