城市小区建筑物和屋顶绿化对小区气象环境影响的数值模拟研究

为了研究城市小区建筑物和屋顶绿化对小区气象环境影响,利用USDSM(城市小区气象与污染扩散数值模式)对杭州市一临钱塘江小区进行敏感性试验。结果表明:(1)小区建筑物的拖曳、阻尼和摩擦作用造成敏感小区内10 m高度平均水平风速减小0.56 m·s-1;对风速的影响范围:迎风向为500 m,背风向为500~600 m,侧风向为200 m,影响高度达到建筑物群平均高度的两倍以上。(2)小区建筑物存在导致低层污染扩散能力减弱,平均污染物浓度达到初始浓度0.01的时间延迟7.6 min。(3)100%的屋顶绿化面积可造成敏感小区平均地表温度下降0.56℃;5 m高度平均气温下降0.70℃;小区平均建筑物高度处气温下降0.94℃。敏感小区内10 m高度平均水平风速增加0.14 m·s-1;小区建筑物下游水平风速显著减小,影响范围达到了600~800 m。     

冷却屋顶对北京城市热环境影响的模拟研究

两种类型冷却屋顶(高反照率屋顶、绿色屋顶)的研究对于北京夏季城市高温的缓解作用具有重要的意义。耦合单层城市冠层模式(SLUCM)与天气研究与预报(WRF3.8)模式, 采用北京市及其外围地区158个站点气象资料评估模式对照案例(case1)的模拟性能, 并选取7组不同反照率屋顶案例(case2—4)和不同覆盖比例的绿色屋顶案例(case5—8)进行敏感性试验。研究结果表明:(1)在北京城市区域, 高反照率为0.85的屋顶(case4)比绿色占比100%的屋顶(case8)具有更好的降温效果, case4的3 d平均降温可达到0.90℃, 而case8降温为0.46℃。(2)屋顶反照率每增加0.1, 会导致北京城市区域最高气温降低0.27℃; 绿色屋顶比例的增大也会导致温度的降低, 每增加10%, 最高气温降低0.16℃。(3)两种冷却屋顶对城市热岛也存在显著的影响, 在13—14时(北京时), case4与case1对比的城市热岛(UHI)降温最大差值为1.47℃, 比case8的城市热岛降温更加明显。(4)在城市区域垂直高度上, 冷却屋顶的降温作用可达到1.2 km, 同时湍流运动存在明显的减弱; 在3 d的12—18时, case4、case8与case1对比, 边界层高度平均降低了669与430 m。      

模拟研究表明白色屋顶能使城市降温

NCAR科学家的一项新研究表明,将建筑物屋顶涂成白色能使城市温度显著下降,可抵消部分全球变暖的影响。与其他地表相比,城市温度相对较高,故城市对于气候变化尤其敏感。沥青道路、柏油屋顶及其他人工地表吸收来自太阳的能量,产生热岛效应,     

南京地区下垫面变化对城市热岛效应影响的数值模拟

利用新一代中尺度研究和预报模式(Weather Research and Forecasting Model,简称WRF)分别耦合多冠层、单冠层和平板模式三种情况进行南京地区2007年8月1日的天气过程模拟,分析不同城市冠层方案对南京气象场的模拟效果。在此基础上,结合模拟效果最好的城市冠层方案,研究南京城市下垫面的变化对其热岛的影响。结果表明:多冠层方案对近地面气温、10 m风场的模拟效果最好;城区的扩张使南京地区近地面气温升高,主要表现为城市区域夜间升温显著,并且导致热岛强度明显增强;城市扩张后,城区白天风速大范围地减小,同时热岛环流更加显著,且具有明显的城市热岛的"下游效应"。     

南京地区城市下垫面特征对雷暴过程影响的数值模拟

本文选取2011年7月23日发生在南京的一次雷暴个例, 利用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting model),耦合Noah/UCM,并采用NCEP FNL 1°×1°每日4次的全球分析场资料作为初始场及南京自动站观测数据等,对南京地区城市下垫面特征对雷暴过程的影响进行了数值模拟。结果表明:模拟的雷暴发生发展过程与该地区城市下垫面有着密切的联系。首先,雷暴发生前期,南京地区热岛效应明显。其次,城市上空的感热通量较高,结合城郊下垫面热力差异造成的城市热岛环流,加强了城区的辐合上升,为雷暴的形成提供了重要的抬升作用。城市下垫面扩张,使其上空边界层高度相应提升,垂直混合高度增加,有助于对流云的发展。此外,城市下垫面加强了大气低层的扰动位温,为雷暴提供了不稳定的层结条件。最后,城市地表较大的粗糙度使雷暴降水在城区低层的迎风面一侧明显增强。     

随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶对南京夏季降温效应的模拟分析

为缓解南京夏季城市热环境危机,利用天气研究和预报模式(WRF),模拟了3类屋顶(普通屋顶、高反照率屋顶、随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶)对南京夏季高温天气的影响。结果表明:(1)冷却屋顶(高反照率屋顶和随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶)均可通过削弱到达城市表面的太阳辐射而使城市降温,随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶白天平均降温为0.8～1.2℃,夜间平均降温为0.2～0.4℃,高反照率屋顶白天平均降温为0.6～0.8℃,夜间平均降温为0.2℃;(2)表面温度指数可表征冷却屋顶的热力性能,随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶的表面温度指数为0.16～0.43,高反照率屋顶的表面温度指数为0.05～0.26,表明随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶的冷却效果强于高反照率屋顶;(3)高反照率屋顶和随机玻璃-聚合物混合超材料屋顶分别能将36.7%和47.1%的太阳短波辐射返回到大气层,分别比普通屋顶少吸收19.6%和34.8%的热量。     

盆地城市地气温差变化特征及模拟研究——以成都市为例

地气温差对大气边界层热力交换起着极为重要的作用,对局地气候、城市边界层结构和大气污染有着重要影响,因此有必要对城市下垫面地气温差进行相应研究。本文以典型盆地城市成都为例,利用2014年成都市地表温度、气温逐时观测资料分析了该地区地气温差的变化特征,讨论了中尺度数值模式WRF (Weather Research and Forecasting Model)对盆地城市地气温差的模拟能力。结论表明:成都市平均地气温差为2.20℃,多分布在0～2℃区间,与地表温度和气温变化不同,温差春季最大,夏、冬季次之,秋季最小;各季节温差日变化大致相似,均为中午较大,夜间在0℃左右,但极值大小不同。利用WRF对成都市典型夏季晴天地气温差进行了模拟研究,对比分析三种常用陆面过程参数化方案的模拟结果,三种方案模拟的变化趋势均与观测吻合,其中Noah方案能较好的模拟成都市地气温差的变化特征,通过参数化方案的组合方式,改进了模式对地气温差的WRF模拟能力。      

长三角城市群下垫面变化气候效应的模拟研究

利用法国动力气象实验室发展的高分辨可变网格大气环流模式LMDZ,分别通过LMDZ的高分辨可变网格区域版及其全球版模式的数值模拟,研究长三角城市群下垫面变化带来的夏季气候效应,并尝试探讨大尺度环流的响应.其中LMDZ高分辨区域模式的模拟结果表明长三角城市群下垫面变化可导致夏季长三角地区接受的净辐射明显增加,感热通量上升,潜热通量下降,引起局地地表温度显著上升.同时西太平洋副热带高压西伸北抬控制长三角地区,反气旋性水汽通量异常,导致该地区降水异常减少.进一步对LMDZ全球模式的模拟结果分析,发现长三角城市群下垫面变化可能会引起大气基本模态的变化,进而引起南北半球中高纬异常波列结构的出现.     

巢湖对周边城市热环境影响的模拟研究

应用WRF模式,耦合考虑室内外大气能量交换的多层城市冠层模式BEP+BEM(building effects parameterization and building energy model),对2016年7月24—26日巢湖地区的一次夏季高温过程进行模拟。结果表明:巢湖表面的日间气温较周围陆地低4~5℃,巢湖的存在使合肥、巢湖两地日间平均近地面气温分别下降了0.18℃和0.28℃;巢湖对城市热岛的垂直发展有日变化特征,日间随着湖陆温差的增大与减弱,城市热岛得以发展与削弱,夜间有无巢湖的影响趋于减弱;巢湖的存在使合肥边界层高度最多下降约200 m,巢湖市下降约310 m。     

成都精细下垫面信息对城市气象影响的模拟试验

为了提高成都市精细化天气预报水平,使用成都地区精细下垫面土地利用资料,在WRF中耦合了单层城市冠层模式,对2008年7月6 日晴空背景下的成都城市气象特征进行了模拟,并和使用旧土地利用资料、slab模式的模拟结果进行了对比分析.模拟结果表明城区因为不透水下垫面的增加,使得地表蒸发和地表水汽通量显著减小,潜热通量减小,感...     

南京城市热岛效应研究

利用4个气象站1961～2005年气温资料,对南京市的城市热岛效应进行了全面、细致的研究。结果表明：1）平均而言,南京市的热岛强度基本在0.5 ℃左右,热岛强度的高值体现在最低气温上,极端情况可能达到6 ℃左右;2）南京城市热岛效应具有明显的季节变化和日变化特征,夏半年要强于冬半年,夜间强于白天;3）随着城市规模的发展,南京市的城市热岛效应为增强趋势,用年平均气温计算获得的热岛强度增幅为0.109 ℃·(10 a)-1。     

Urban Heat Island and Boundary Layer Structures under Hot Weather Synoptic Conditions: A Case Study of Suzhou City, China

A strong urban heat island (UHI) appeared in a hot weather episode in Suzhou City during the period from 25 July to 1 August 2007. This paper analyzes the urban heat island characteristics of Suzhou City under this hot weather episode. Both meteorological station observations and MODIS satellite observations show a strong urban heat island in this area. The maximum UHI intensity in this hot weather episode is 2.2℃, which is much greater than the summer average of 1.0℃ in this year and the 37-year (from 1970 to 2006) average of 0.35℃. The Weather Research and Forecasting (WRF) model simulation results demonstrate that the rapid urbanization processes in this area will enhance the UHI in intensity, horizontal distribution, and vertical extension. The UHI spatial distribution expands as the urban size increases. The vertical extension of UHI in the afternoon increases about 50 m higher under the year 2006 urban land cover than that under the 1986 urban land cover. The conversion from rural land use to urban land type also strengthens the local lake-land breeze circulations in this area and modifies the vertical wind speed field.     

珠江三角洲都市群城市热岛效应初步研究

近十年来 ,珠江三角洲都市群热岛效应全面形成 ,年平均热岛强度由 1 983年前的 0 1℃上升到 1 993年的 0 5℃。珠江三角洲都市群热岛强度呈明显的季节变化和日变化 ,1 1月份热岛强度最强 ,4月份最弱 ,就年平均而言 ,夜间的热岛强度大于白天。珠江三角洲都市群热岛强度空间分布呈中间强周围弱的分布格局 ,与各地的经济活动密切相关 ,热岛强度强的地方均为广东经济活动最活跃的地区。     

城市化发展对气象要素的影响

为了探讨城市化对城市区域气象环境的影响程度，以辽宁中部城市群为试验区域，选取一个冬季的重污染过程，利用中尺度数值模式MM5进行了数值模拟研究。研究发现，MM5能够比较细致地反映出城市化对区域气象环境的影响。结果表明：城市化发展对于地表状况的影响使得近地面风速、比湿减小，温度升高，同时会导致逆温现象加剧，恶化局地气象条件。     

城市热岛效应对北京夏季高温的影响

应用1998—2002年北京地区自动气象站观测资料,探讨了城市热岛效应对夏季高温的增幅作用。结果表明:北京地区夏季平均热岛指数随着环境温度的升高呈上升趋势,城市热岛效应对高温强度有明显的增幅作用。并应用中尺度MM5模式,对2000年7月一次典型高温天气过程进行了数值模拟。试验表明:模式对于北京地区夏季高温及城市热岛的范围和强度均有较好的模拟能力。     

合肥市夏季热岛特征研究

根据2002牟夏季高温期间合肥市城市小气候考察的资料，分析了合肥市夏季城市热岛特征以及热岛强度的历史变化。结果表明：1）合肥市夏季热岛强度的日变化与冬季明显不同，夏季晴天一天中热岛强度只出现一个峰值，其基本特征与Oke提出的理想状态下的城市热岛强度日变化的模式曲线非常相似，而冬季与高纬地区的加拿大卡尔加里城市的热岛强度日变化特征接近。这反映了冬、夏两季人类活动、能源消耗量的不同；2）随着城市范围的扩大和城市绿化工程的实施，合肥市热岛面积、分布形状有了一定的改变，但主要分布特征和强度基本没有变化。     

北京市秋季城区和郊区大气边界层参数观测分析

应用2001年9月北京城区和郊区同步大气边界层观测资料,对大气边界层热力和动力参数进行了计算分析.结果表明:北京市秋季,逆温出现的时间城区滞后于郊区;逆温层高度城区大于郊区,200m通常为郊区的逆温层顶和城区的逆温层底部;逆温层强度城区弱于郊区;城市热岛强度为3℃;城区感热通量的输送大于郊区;城区下垫面粗糙度远大于郊区;郊区总辐射和紫外辐射的强度明显大于城区.     

昌吉市城市热岛效应的分析

通过对昌吉市和呼图壁县40多年的气温资料的统计分析,得到了昌吉市随着城市发展而产生热岛效应的变化过程;分析了昌吉市城市热岛效应对气温日变化、季节变化的影响,得到了气温变化的定量分析结果。