基于WRF的黄石城市热环境及通风廊道研究

发布时间：2020-05-08 00:31

【摘要】：随着城市化的快速发展,近年来我国的城镇化水平发展突飞猛进,预计这个趋势也会慢慢逐年快速增长。然而在城市建设和国家经济飞速发展的影响下,必然会带来大量的环境严重污染问题,比如:城市下垫面变得越来越粗糙,绿地和水体大量的消失,被道路、建筑等等诸多不透的水面所取代,随之产生了当代城市发展的诸多问题,其中城市热岛效应相当突出。城市热岛效应产生的主要原因就是城市下垫面的改变;针对城市热岛效应的缓解措施目前也是有多方面的解决办法,例如增加城市绿地面积和构建城市通风廊道。本研究是针对湖北省黄石市城市快速扩展状态下城市气候环境保护与改善的研究。本项目以建设健康、自然生态、宜居型城市为出发点,以黄石建设用地的现状和城市总体规划作为研究依据,以城市用地范围内边缘区土地为研究对象,采用资料收集、勘查与实测、计算机大数据气象模拟、数据整理统计法等方法对城市发展过程中建设用地空间扩展的热环境状况,通风廊道空间设置后的热环境状况进行量化取证分析,寻找廊道与城市微气候要素的根本关系。本研究主要内容包括城市微气候之热环境的现状分析,空间扩展对城市热环境的影响分析;通风廊道对城市热环要素的境影响分析等若干方面。研究主要引入中尺度气候计算机数值模拟软件WRF作为研究工具,并在WRF中耦合不同案例城市冠层模型,输入城市冠层、气候等参数,进行计算机数值模拟、数据提取及整理。通过一系列研究揭示城市通风廊道在城市扩展中的作用,得出黄石市通风廊道的设计策略,为低碳、节能、环保的城市建设提供量化的科学依据。
【图文】：

示意图,学导,城市大气,城市气候

湖北工业大学硕士学位论文恒的定律，热量高能量高，能量高的城区水分尤其的充足，凝结核较之郊外丰富，易形成对流性降水和对流云，诱导暴雨多发。当其它气象因素叠加进城市热岛上空，便容易产生大暴雨[33]。城市热岛效应导致的空气密度、压强的变化，会使得城市边界层的空间高度发生变化，使混合层顶高度提升，一旦出现合适的时机，有城区下风导致的降水便会随时的发生。如果一个城市的气温相对较高，那么一旦发生热岛效应，城市中心的热空气就会上升从而会很大减弱中心空气的压强。在空气湿度较大的夏季，暖湿气流上升与上空的干冷空气相遇，在热力的作用下向郊外周边地区下沉。而此时郊外的空气的压强就会增大，那么从上空下来的冷空气遇到高压强的郊区高温空气之后，会再次的被挤到城市的中心。形成城市热岛环流，这种气流循环对城市内空气的污染物质缓解作用微弱。图 2.1 即为城市大气尘盖的示意图，城市环流在空气动能的夏季表现不够突出，但在冬季静风条件下则非常明显。这就是为何冬季到来的时候城市空气质量下降的原因。

城市冠层,板式,概念图,模型

作为一种统一的气象研究模式，WRF 是在美国各种关于环境研究的机构共同努力之下研发出来的。该模型不仅仅是对于真实天气的模拟，而且它还作为一种真实有效的理论依据在环境研究领域产生着无可替代的作用及影响[38]。通篇采用F90 语言来进行编写[36]，而且 Runge-Kutta 三或四阶的算法[37]在时间积分方面有普遍的应用。2.3 城市冠层模型 UCM 概要先前利用单一的板式模型的中尺度气象模型模拟，，将城市看作一块平面，设定了粗糙长度较大、反射率较小的模式，其结果即城市气象环境具有一定的局限性。因为通过界定城市粗糙长度属性来模拟立体的城市，将城市中复杂繁琐的化学、物理过程过意简单化了，很多问题人为屏蔽，肯定是不够的。其精确度、真实性非常有限。城市首先是个巨大的立体空间，其间建筑物、街区、山体、河流绿化植被等都会对风力、风向、乱流强度、辐射量的吸收有各种各样的影响。图 2.2给出了板式模型与城市冠层模型的概念图。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU984;TU119

【参考文献】