城市群土地利用变化及其气候响应研究
发布时间：2021-01-07 04:51
中国目前正经历高速城市化的阶段,在近几十年城市化的过程中已经出现了诸多的环境问题,其中气候变化广受社会发展和科学研究的重视。在城市化过程中,人类活动和土地利用变化是影响气候变化最主要的两种方式,本研究在前人研究的基础上,从城市群下垫面土地利用变化的角度讨论其对区域气候的影响。本文梳理了国内外以往对该问题研究的研究尺度、研究方法和基础结论。中国的城市群发展模式从土地规划到城市功能划定上都进行统一协调,是今后我国城市发展的主要模式。本文在城市群尺度,利用Weather Research and Forecasting Model（WRF）模式模拟了长三角城市群、京津冀城市群和成渝城市群城市化对气候的影响进行探讨。本文利用Message-Passing-Interface（MPI）框架搭建了8个节点的高性能计算环境,大幅缩短了WRF模式对气候大数据的计算,并对WRF模式进行多次实验得到最佳实验参数以满足模拟实验的需要。实验中控制下垫面的土地利用变化作为唯一的变量,利用1990年至2015年的多期1km分别率土地利用数据进行模拟。在对京津冀城市群1990-2010年的实验中,作者使用土地利用转...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土地利用覆盖变化与区域气候变化相互作用示意图
图 2-1 气候模式发展图（1）对历史事件的还原模拟研究。极端气候事件对人类生产生活可能造成过重大的影响，为了理清该类极端气候形成的原因，评估其造成的损失，寻求避免再次出现该类极端气候的方法而进行的模拟研究。人类的生产生活以及对下垫面的改造，对区域的气候环境也造成了改变，还原当时的下垫面格局形态，对当时的极端气候进行再现，再利用当时的气候条件对目前的下垫面进行模拟(Pathirana et al. 2014)，以此来评估目前的用地发展是对极端气候事件有所改善还是更加加剧极端情况的发生。（2）对时空变化的评估模拟研究。社会的进步与发展值得人们的认可，而随之带来的负面影响，如全球气温变暖、海平面上升、雾霾加重等问题也值得科研工作者去总结和评估。人类的发展导致的下垫面时空变化显而易见，而这样的变化给局地、区域乃至全球的气候带来了哪些变化，值得探究。通过模拟的方式能够很好的控制变量，为精确地评估提供有力的工具。如土地利用变化
WPS 部分又分为三个模块，分别是 Geogrid 模块、Ungrib 模块和 Metgrib模块。下垫面的土地利用数据和高程数据都集成在 Geogrid 模块中，它将 LULC数据都插值在水平面的栅格中，根据不同的 domain 区栅格大小进行插值。本文探讨城市化过程中下垫面对气候的影响，也是整个实验的唯一变量来进行计算，该模块因此在图 2-2 中被加上了方框，以突显其重要性。Ungrib 模块则是将气候的同化数据转换为 grib 数据格式，grib 数据格式是模型中多数中间数据的格式。Metgrib 模块则是将 Geogrib 模块插值的地表数据和 Ungrib 模块分解的气候数据进行水平插值，将他们融合在不同 domain 区域的不同大小的格网中。插值中的地表数据和气候数据则会在 WRF 部分的模拟中相互作用产生结果数据。在 WRF-AWR 核心中，首先会将 grib 数据进行垂直插值，将数据在不同的气压层上进行插值，之后将会在水平面和垂直面进行模拟，得到结果数据。结果数据将会以 nc 格式存在，通过不同的后处理软件进行处理与可视化后而被应用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向城市规划的热环境与风环境评估研究与应用——以济南中心城为例[J]. 刘勇洪,张硕,程鹏飞,陈鹏,魏来,房小怡. 生态环境学报. 2017(11)
[2]中国城市化进程效率估算及影响因素分析[J]. 张东辉. 重庆工商大学学报(社会科学版). 2016(02)
[3]中国大陆城市PM2.5污染时空分布规律[J]. 李名升,任晓霞,于洋,周磊. 中国环境科学. 2016(03)
[4]关于我国城市群规划建设的若干重要问题[J]. 刘士林. 江苏社会科学. 2015(05)
[5]近20年中国土地利用变化影响区域气候的数值模拟[J]. 陈海山,李兴,华文剑. 大气科学. 2015(02)
[6]京津唐城市群土地利用变化的区域增温效应模拟[J]. 崔耀平,刘纪远,张学珍,秦耀辰,董金玮. 生态学报. 2015(04)
[7]东北农田扩张对气候影响的数值模拟[J]. 董思言,延晓冬,熊喆. 气候与环境研究. 2014(03)
[8]复杂地形区陆面资料对WRF模式模拟性能的影响[J]. 何建军,余晔,刘娜,赵素平,陈晋北. 大气科学. 2014(03)
[9]北京地区降水空间分布及城市效应分析[J]. 郑祚芳,高华,王在文,李青春. 高原气象. 2014(02)
[10]20世纪80年代以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局（英文）[J]. 刘纪远,匡文慧,张增祥,徐新良,秦元伟,宁佳,周万村,张树文,李仁东,颜长珍,吴世新,史学正,江南,于东升,潘贤章,迟文峰. Journal of Geographical Sciences. 2014(02)
博士论文
[1]近20年来中国建成区扩张、建成区植被和热岛效应变化及其人文影响因素研究[D]. 刘沁萍.兰州大学 2013
硕士论文
[1]基于WRF的DBN风速预测与并行优化研究[D]. 马婉贞.新疆大学 2017
本文编号：2961948
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土地利用覆盖变化与区域气候变化相互作用示意图
图 2-1 气候模式发展图（1）对历史事件的还原模拟研究。极端气候事件对人类生产生活可能造成过重大的影响，为了理清该类极端气候形成的原因，评估其造成的损失，寻求避免再次出现该类极端气候的方法而进行的模拟研究。人类的生产生活以及对下垫面的改造，对区域的气候环境也造成了改变，还原当时的下垫面格局形态，对当时的极端气候进行再现，再利用当时的气候条件对目前的下垫面进行模拟(Pathirana et al. 2014)，以此来评估目前的用地发展是对极端气候事件有所改善还是更加加剧极端情况的发生。（2）对时空变化的评估模拟研究。社会的进步与发展值得人们的认可，而随之带来的负面影响，如全球气温变暖、海平面上升、雾霾加重等问题也值得科研工作者去总结和评估。人类的发展导致的下垫面时空变化显而易见，而这样的变化给局地、区域乃至全球的气候带来了哪些变化，值得探究。通过模拟的方式能够很好的控制变量，为精确地评估提供有力的工具。如土地利用变化
WPS 部分又分为三个模块，分别是 Geogrid 模块、Ungrib 模块和 Metgrib模块。下垫面的土地利用数据和高程数据都集成在 Geogrid 模块中，它将 LULC数据都插值在水平面的栅格中，根据不同的 domain 区栅格大小进行插值。本文探讨城市化过程中下垫面对气候的影响，也是整个实验的唯一变量来进行计算，该模块因此在图 2-2 中被加上了方框，以突显其重要性。Ungrib 模块则是将气候的同化数据转换为 grib 数据格式，grib 数据格式是模型中多数中间数据的格式。Metgrib 模块则是将 Geogrib 模块插值的地表数据和 Ungrib 模块分解的气候数据进行水平插值，将他们融合在不同 domain 区域的不同大小的格网中。插值中的地表数据和气候数据则会在 WRF 部分的模拟中相互作用产生结果数据。在 WRF-AWR 核心中，首先会将 grib 数据进行垂直插值，将数据在不同的气压层上进行插值，之后将会在水平面和垂直面进行模拟，得到结果数据。结果数据将会以 nc 格式存在，通过不同的后处理软件进行处理与可视化后而被应用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向城市规划的热环境与风环境评估研究与应用——以济南中心城为例[J]. 刘勇洪,张硕,程鹏飞,陈鹏,魏来,房小怡. 生态环境学报. 2017(11)
[2]中国城市化进程效率估算及影响因素分析[J]. 张东辉. 重庆工商大学学报(社会科学版). 2016(02)
[3]中国大陆城市PM2.5污染时空分布规律[J]. 李名升,任晓霞,于洋,周磊. 中国环境科学. 2016(03)
[4]关于我国城市群规划建设的若干重要问题[J]. 刘士林. 江苏社会科学. 2015(05)
[5]近20年中国土地利用变化影响区域气候的数值模拟[J]. 陈海山,李兴,华文剑. 大气科学. 2015(02)
[6]京津唐城市群土地利用变化的区域增温效应模拟[J]. 崔耀平,刘纪远,张学珍,秦耀辰,董金玮. 生态学报. 2015(04)
[7]东北农田扩张对气候影响的数值模拟[J]. 董思言,延晓冬,熊喆. 气候与环境研究. 2014(03)
[8]复杂地形区陆面资料对WRF模式模拟性能的影响[J]. 何建军,余晔,刘娜,赵素平,陈晋北. 大气科学. 2014(03)
[9]北京地区降水空间分布及城市效应分析[J]. 郑祚芳,高华,王在文,李青春. 高原气象. 2014(02)
[10]20世纪80年代以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局（英文）[J]. 刘纪远,匡文慧,张增祥,徐新良,秦元伟,宁佳,周万村,张树文,李仁东,颜长珍,吴世新,史学正,江南,于东升,潘贤章,迟文峰. Journal of Geographical Sciences. 2014(02)
博士论文
[1]近20年来中国建成区扩张、建成区植被和热岛效应变化及其人文影响因素研究[D]. 刘沁萍.兰州大学 2013
硕士论文
[1]基于WRF的DBN风速预测与并行优化研究[D]. 马婉贞.新疆大学 2017
本文编号：2961948
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/nongyejingjilunwen/2961948.html
