基于ENVI-met模式的城市近地表气温模拟与分析-以南京市部分区域为例

城市不同下垫面与建筑物空间形态对近地表气温等微气候要素产生了重要影响。开展城市气温时空变化模拟与影响因素分析,对于城市热环境评价与城市规划具有重要意义。论文基于高空间分辨率Geoeye-1立体影像,在建筑物高度、下垫面覆盖类型信息提取的基础上,选择南京一中、光华东街、玄武湖、头陀岭4个区域,采用ENVI-met微气候模式,以城市基本气象站南京站的实时气象数据作为背景气象场,模拟不同区域近地表气温的时空分布特征,并利用区域自动气象站观测数据进行精度检验。结果表明:在时间变化上,ENVI-met模拟气温与实测值之间吻合程度较高;在空间分布上,南京一中与光华东街区域气温时空分布规律总体相似,但城市空间形态的差异使得局部区域气温变化不同,玄武湖区域气温由陆地中心向外围呈递减趋势,而头陀岭地形复杂多变,白天气温变化剧烈,夜间空间变化较小。     

基于ENVI-met的福州大学校区冬季热环境模拟与热舒适度变化分析

选取福州大学校园教学区为研究区域,基于典型冬季日背景,运用三维非静力微气候模型ENVI-met,分析模拟校园热环境的差异变化及其热舒适度响应。结合实地勘测,对模型进行校准和验证。结果表明：ENVI-met模型能较好地表征室外热环境,准确预测温度和相对湿度的日变化趋势。混凝土路面、灰色地砖路面行人高度的日平均气温分别比草地高出0.1 ℃和0.3 ℃,逐时最大温差分别为0.68 ℃和0.65 ℃。建筑物阴影和树阴可降低行人高度的气温1.1—1.9 ℃;同一组团在有无遮阴的条件下,平均辐射温度（T_mrt）相差最大可达30 ℃;树木附近和建筑物组团内部生理等效温度（PET）值较小,比硬质路面低2—3个等级。无植被方案下,高温低湿区范围有所扩张,在垂直方向上的增温效应可伸展至10.5 m;风速最大增幅可达1.23 m·s^-1,平均辐射温度较高区域的面积增加了69.25%;热舒适区和热不适区面积分别增加了19.78%和2.03%。     

基于ENVI-met的广州街区温湿环境模拟

为研究华南湿热气候地区城市小区的温湿环境特征，基于微气候模式(ENVI-met)模拟广州市海珠区中山大学小区冬夏季温湿场的分布特征，并结合气象自动站连续监测资料进行检验订正，结果表明：(1)不同季节街区温湿场空间分布特征存在一定差异，白天水体和植被覆盖区为高湿和低温区；(2)ENVI-met模式能够较好预测小区微尺度温度和湿度环境，冬季温度和湿度实测值日变化幅度稍高于模拟值，夏季温度模拟值日变化幅度大于实测值；(3)冬夏季温度经过多项式函数拟合订正及冬季湿度经过指数函数和夏季湿度经过幂函数拟合订正后RMSE分别降至0.8℃以下和2.5%以下；MAPE分别降至0.26%和2.6%以下，模拟结果与实测值基本一致。研究结果表明ENVI-met可应用于城市小区规划建设。     

基于超越概率的重庆市住宅区风环境品质定量评估

城市化发展显著改变城市下垫面几何形态,导致局地风环境品质恶化,产生城市风环境问题。本文基于超越概率阈值法,结合计算流体力学数值模拟,建立适用于住宅区风环境品质定量评估的一般方法和流程。并以重庆市龙湖社区为例,从大概率和偶发事件的角度对住宅区精细化风环境品质进行评估。结果表明：受复杂下垫面影响,住宅区风环境品质存在明显的区域差异。在开阔空间、与盛行风向一致的街道以及高层建筑周围,风速整体偏大,风环境品质较差,等级为1级乙;在建筑物密集区和封闭的小区内部,风速整体偏小,风环境品质较好,等级为1级甲。城市下垫面的摩擦阻力作用,使住宅区平均风速降低,小区整体风环境品质等级趋于良好。风环境品质评估对促进精细化气象服务水平的提升和城市防灾减灾能力的提高有一定的积极作用。     

基于ENVI-met的广东海洋大学夏季校园小气候特征分析

校园是师生活动的主要场所,为研究不同下垫面对人体舒适度的影响,在广东海洋大学湖光校区选取三种不同性质的下垫面,开展夏季小气候观测与数值模拟。利用 Origin、SPSS 和 ENVI met 软件进行数据处理。研究结果表明：(1)在校园现有的绿化和建筑布局下,风对小气候的影响较大;夏季无降水时,通风条件差的少遮荫草地温度高、湿度低,舒适感较差。(2)合理密植高大的绿化林,可以有效降低夏季地面温度。(3)ENVI met 模型在热带稳定变化的天气条件下模拟效果较好,能在一定程度上反映校园内区域小气候特征,其模拟结果可为校园基础设施建设的优化和师生出行提供科学依据。     

城市建筑布局要素对区域热环境影响的ENVI-met模拟与分析——以南京江北新区部分区域为例

开展城市建筑物方位、高度等建筑布局要素对局地热环境时空变化的影响研究,对于合理的城市规划布局具有重要理论意义与实践参考价值。采用ENVI-met微气候模式,在南京江北新区顶山街道某区域微气候模拟的基础上,选择一个二类居住用地并设计不同的建筑布局要素作为规划场景,模拟分析了建筑物高度与建筑间距之比（H/W）、建筑布局变化对区域热环境的影响。结果表明：ENVI-met能够以较高精度模拟2 m高度气温;H/W与建筑布局形式都会影响区域热环境,适当增加H/W可在一定程度上降低夏季气温,H/W为1.4时的热环境更为舒适,而不同建筑布局形式下的不同区域温度差异较大。     

城市中水体的微气候效应研究

应用观测资料分析和数值模拟的方法来研究城市中水体的微气候效应, 结果表明, 城市中的水体对其周边的小气候有着明显的调节作用。城市中商业区温度最高、湿度最小; 交通区次之; 水体附近温度最低、湿度最大, 平均湿度比商业区高出约10%。水体区的月平均温度日较差比其他功能区明显大。水体区的月平均温度比其他功能区低0.37～1.15℃。水体对环境的影响主要发生在上风岸2 km以内和下风岸9 km以内, 以2.5 km以内最为明显。水体的面积和布局是影响小气候效应的重要因素。水体面积越大对环境影响越大, 单块的小于0.25 km2的水体对环境的影响不明显, 但是多块、密集分布的小面积水体会对环境的降温增湿效果更显著。在本文个例中, 与其他湖泊邻近的面积为1.25 km2的水体, 可以使2.5 km之内温差达到0.2～1.0℃, 水汽比湿增加0.1～0.7 g/kg。相对孤立的面积为2 km2的水体, 可以使1.0 km范围内降温幅度0.6℃, 水汽比湿增加0.1～0.4 g/kg。水体可以使地面风速增加, 一般能使风速增加0.1～0.2 m/s。     

北京海淀地区大气边界层的数值模拟研究

采用北京大学的三维复杂地形中尺度数值模式,利用Landsat-TM卫星影像图得到的地表状况计算陆气之间的能量平衡过程,模拟了北京海淀地区大气边界层的风、温场结构以及污染物浓度分布,进而模拟了由于汽车尾气的排放而转化成的气溶胶的浓度分布.模拟表明城郊之间存在热岛效应,边界层风场受到热岛的热力作用以及地形的动力作用影响.污染物及气溶胶浓度也存在城乡差别,最大浓度出现在城区的下风方向.     

北京商务中心区大气环境的数值模拟

北京商务中心区(Central Business District,CBD)位于北京市中心的东部,距离故宫博物院约4.5km,占地约4km2,最高建筑物超过300m,建成后会导致局地大气环境改变。采用基于k-ε湍流闭合的城市冠层模式对CBD建成后的大气环境进行模拟,结果表明:主导风向西北风时的大气通风能力稍优于次主导风向西南风,空气动力学粗糙度约5.3m,零平面位移约110.0m;浅色建筑外观、屋顶绿化及高叶面指数植被有助于气温的降低,可缓解夏季热岛效应;交通高峰时段,主要道路尤其是交叉路口的NOx浓度超过国家二级标准。上述研究结果对优化CBD规划设计有重要参考价值。     

基于LAPS资料的一次冰雹过程数值催化模拟研究

基于3维冰雹云模式,采用局地分析预报系统高时空分辨率分析场作为初始场,对鄂西北地区2009年4月15日发生的一次降雹天气过程进行数值模拟,分析了强对流发展过程的流场、雷达回波、水成物粒子演变特征以及催化机制。研究表明:基于高时空分辨率资料的3维冰雹云模式,能够较好地模拟冰雹云的形成发展演变及人工催化后微物理过程响应。模式输出的雷达回波强度及回波顶高与雷达实测资料相近,最大反射率因子分别为70 dBz、65 dBz,强回波中心基本上位于6~7 km处。冰雹云发展过程中呈现典型的低层辐合、高层辐散特征,消亡过程流场相反;冰雹胚胎形成主要源于冻滴自动转化,碰并云水和雨水促进冰雹增长;不同时间、不同剂量的催化对于防雹效果差异显著,催化时间越早,催化剂量越大,效果越好。     

北京地区沙尘暴天气分析及数值模拟

北京地区春季是风沙天气的多发季节 ,2 0 0 0年春季冷空气活动频繁 ,我国西北、华北多次出现大范围的沙尘暴天气 ,给人民的生活生产、交通运输及国民经济都带来很大的危害 ,而且沙尘天气造成的空气污染严重影响人们的身体健康。文中主要对 2 0 0 0年 4月 6日沙尘暴过程进行了天气分析 ,并用非流体静力中尺度数值模式进行预报和模拟研究。结果表明 ,此次沙尘暴天气是高空小槽沿大槽后强西北气流东移时发展加深 ,引导一次强冷空气南下所致 ;数值模式对沙尘暴到达北京地区的时间、地面风速、风向的突变都做出了很好的预报 ;沙尘暴发生时中低空有很强的垂直上升运动和正涡度中心 ,其形成、发展和移动与沙尘暴的过境时间和移动方向基本一致。同时利用空气质点轨迹模拟与分析方法进行了沙尘暴过程空气质点轨迹分析 ,所得结果与实况及卫星监测轨迹一致     

气溶胶对北京地区不同类型云降水影响的数值模拟

利用耦合Milbrandt双参数显式云方案的WRF模式,在大陆型和海洋型气溶胶浓度背景下,对北京地区暴雨、中雨和微量降水等3次云降水过程进行了数值模拟研究。结果表明,气溶胶的增加对北京地区云降水有多方面的影响：（1）影响地面降水量。随着气溶胶浓度的增加,北京地区的暴雨、中雨和微量降水平均累计降水量分别减少了23.8%,...     

Numerical Simulation for the Impact of Deforestation on Climate in China and Its Neighboring Regions

ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＩｍｐａｃｔｏｆＤｅｆｏｒｅｓｔａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｃｌｉｍａｔｅ　ｉｎ　ＣｈｉｎａａｎｄＩｔｓＮｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ　ＲｅｇｉｏｎｓＳｏｎｇＹｕｋｕａｎ（宋玉宽）；ＣｈｅｎＬｏｎｇｘｕｎ（陈隆勋）ａｎ...     

基于EFDC模型对鄱阳湖湖面面积的推算方法

鄱阳湖是中国最大的淡水湖泊,水位与面积是湖区生态系统中的重要参数.主要研究鄱阳湖水位与面积的数学关系,以便用水位来快速推求湖面面积.利用美国EFDC水动力学模型对典型年份面积进行模拟,得出逐日模拟面积,而后根据康山、棠荫、都昌和星子4站实际水位与模拟面积建立数学关系,最后使用遥感数据对模拟面积进行验证.结果表明,典型年份鄱阳湖水位与面积具有高动态性,平均相对误差为4.14%,模拟面积与实际面积误差较小.     

北京市火险气象等级预警数值模拟研究

利用考虑了森林植被效应的M-γ尺度三维准静力平衡大气-土壤耦合模式, 对北京市各气象要素场进行了数值模拟试验, 并在此基础上, 给出了火险气象等级的空间分布。结果表明, 各气象要素场的模拟效果较好, 并能正确反映城市和山区不同下垫面上的一些基本气候特点和变化规律; 火险气象等级的界定也较为合理, 结果能够较真实地反映出北京市的火险空间分布情况, 从而具有一定为城市火灾预警及减灾提供科学依据的能力。     

贵州南部山区一次大暴雨的数值模拟

利用WRF模式,对2008年5月27日夜间贵州南部山区大暴雨天气进行了数值模拟。复杂地形条件下,数值模拟有一定难度。本次数值模拟能够反映此次大暴雨的降水区域、降水特征和降水强度。在此基础上,利用高分辨率的数值结果,对该暴雨过程的中尺度气旋及地形对降水的作用进行了分析,结果表明：中β尺度气旋是造成此次局地暴雨的直接系统;气旋在结构上表现出中低层强烈的辐合和正涡度柱的耦合,出现了伸展到对流层顶的深厚强上升运动;造成大暴雨的辐合线生成在贵州西部地形梯度较大地方,辐合线上发展起来的中尺度气旋在850 hPa和地面上表现为生成在一个开口向南的喇叭口地形上,由于喇叭口地形对气流的辐合和抬升作用,水汽辐合和上升运动在该地达到最强,无疑对降水的落区和强度有重要影响。     

太行山地形对一次河北暴雨过程影响的数值研究

应用MM5模式对2000年7月5日河北省中南部的暴雨个例进行数值模拟及诊断分析,探讨了太行山脉对于河北省暴雨的影响.结果表明:降水分布在太行山东部迎风坡上,且强降水中心与喇叭口地形相对应,地形雨特征明显.在高分辨率模式模拟中,地形资料越精细,对迎风坡地形暴雨特征模拟能力越好.本次个例中低层东风越大,造成的迎风坡降水越强.近地面层受地形影响,气流表现为局地环流特征,随山脉的起伏,各物理场均有波动的特征.