城市对重庆高温热浪的贡献及冷却屋顶的缓解效应模拟研究

发布时间：2020-06-16 02:39

【摘要】：城市热岛效应所导致的夏季高温热浪活动增多引起了广泛的关注。重庆是高温热浪事件高发的地区之一,特殊的地理位置、稠密的人口与建筑分布使其成为全国典型的高温地区。应用基于多层城市冠层方案BEP(Multilayer Urban Canopy Scheme)增加室内空调系统影响的建筑物能量模式BEM(Building Energy Model)方案的WRF模式,模拟研究重庆热岛的特征、成因以及局地环流对热岛形成的影响,同时探究控制空调系统排放以及采用高反照率屋顶措施对缓解重庆热环境的影响。结果表明:(1)模式能较好的模拟出重庆区域的热环境特征,2m气温的模拟相关系数达到0.89以上,平均误差ME低于1.5℃,能够模拟出2m气温及热岛强度的变化规律。但模式对城市格点日间气温有所高估,导致日间的城市热岛强度模拟值偏大,主要与采用单一城市下垫面以及下垫面参数设置有关。(2)重庆市温度的分布受地形和城市下垫面的双重影响。越靠近城区,温度的分布受城市化影响就越大,在海拔低处,温度就越高。日间城市热岛体现的不明显,流场呈现明显的垂直运动特征,14时模拟热岛强度为1.5℃左右。夜间由于盛行东南向背景风,市区东南侧山脉阻挡作用使得气流或绕流或越山,具有一定的焚风效应,而城区西侧的山脉阻挡了市区内的出流,对城市热岛的形成有一定的促进作用。同时,由于城市处于谷地,城市热量夜间很难被带走,呈现明显的持热效应。自20时湍流活动减弱后,存在最强的热岛效应,模拟热岛强度为3℃左右。(3)空调系统会将室内多余的热量以及自身运转时的产热排放到城市大气中从而加强城市热岛的强度。白天,空调是否运转对城市大气温度的影响不是很明显,城市气温普遍会提高0.6℃以上,部分地区由于湍流水平尺度的混合过程,温差达到2℃左右,且由于此时垂直混合作用较强,两种方案间的温差可以持续到很高的高度。夜间在居民区密集的区域,22:00和23:00时最大有0.6℃左右的升温,且最大影响值会随着时间的变化而逐渐降低。空调系统目标温度值改变,会使空调对室内外交换的能量发生变化。当室内温度从25 ℃升高到27℃时,空调系统能量总释放量减少12.66%,但气温下降较少,且最大的温度偏差受站点位置以及周围环境的影响。(4)增加城市中建筑物屋顶反照率导致屋顶对短波的向上辐射增加从而减少了城市所接收的净辐射,使得城市下垫面气温降低。当使用屋顶反照率参数为0.8时,模拟日间峰值时刻城市下垫面2m气温平均降低0.5℃左右,部分区域由于地形影响导致热量汇集,最高可下降2℃左右。屋顶夜间无反射短波辐射的作用,但由于日间热岛减弱的影响,2m气温可平均降低0.05℃。不同屋顶反照率的设置对地表辐射能量、潜热感热以及2m气温的影响都较为线性。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X16;TU83
【图文】：

２．邋１研宄时段背景介绍逡逑２00６年入夏后，重庆地区出现了近几十年来最严重的高温伏旱天气，最高气温突逡逑破４０°Ｃ，部分站点观测值接近４４°Ｃ，这超过了重庆以往历史的最高纪录。图１是重庆逡逑１９５１年至２０１７年的高温日数统计图，其中在２００６年高温日数为最高值，达到了邋５６天逡逑（重庆气候公报，ｈＵｉｘ／７ｗｗｗｘｘｉｌｉｘ．ｇｏｖｘ＇ｉＶａｘｌ＼ｖ／ｑｈｘｘ／２０１８０１／ｔ２０１８０１１７邋４１３８７．ｈｔｍｌ）．逡逑６０邋ｒ逡逑Ｕ历年值一常年值（１９８１－２０１０年）邋丨：丨逡逑，９逦４０邋－逦１逦１逦！邋＇常年值（２４：５邋天「＇邋；邋Ｍｌ邋；｜逦：—逡逑｜邋ｌ邋１１邋ｈｉ／ｉＴｉ＇邋ｒ逡逑１０邋■邋ｎ邋ｐ邋ｆ邋＇Ｍｒ邋ｆ邋１邋ｐ邋＇逦－，；．，逡逑０逦ｌｉ，，１逡逑１９５１邋１９５６邋１９６１邋１９６６邋１９７１邋１９７６邋１９８１邋１９８６邋１９９１邋１９９６邋２００１邋２００６邋２０１１邋２０１６逡逑图１．邋１９５１？２０１７年重庆全市平均３５°Ｃ以上日数变化（天）逡逑Ｆｉｇｌ．邋Ａｎｎｕａｌ邋ｈｉｇｈ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｄａｙｓ邋ｓｉｎｃｅ邋１９５１逡逑对于这次天气过程的气象成因，研宄认为２００６年青藏高原低涡活动减弱、青藏高原逡逑高压偏强、西太平洋副热带高压的西伸，以及热岛和中高yN度环流配置增强了上述活动

高压偏强、西太平洋副热带高压的西伸，以及热岛和中高yN度环流配置增强了上述活动，逡逑使得四川、重庆地区处于高压控制之下，对川渝地区高温干旱天气的维持和增强都有一逡逑定的作用。图２是２０１６年８月份重庆城区的平均气温以及热岛强度变化，由总共２６个逡逑气象站点的数据得出，其中城市站点７个。图中重庆地区平均气温普遍超过３５°Ｃ，在８逡逑月１５日出现８月的最高气温达到了邋４２°Ｃ。逡逑定义城区平均温度与郊区平均温度的差值为城市热岛强度，利用重庆市２６个自动逡逑气象站（其中城区站点７个

【参考文献】

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本文编号：2715401