基于CFD技术的居住区室外风环境评价——以浙江省绍兴市越城区为例

近年来城市化进程高速发展,改变了城市地表粗糙度,从而影响城市的空气流通能力。为了解不同建筑布局形式的风环境差异,更好地为建筑设计服务,本文以浙江省绍兴市越城区为例,通过将气象资料和城市建筑地理信息资料相结合,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术开展新旧2种不同建筑群风环境模拟的探索研究。结果表明:在各季节不同的主导风向下,10 m高度内各层的平均风速,高层布局建筑群的平均风速始终大于中低层建筑布局。在人行高度处,中低层建筑布局流场分布均匀,室外通风良好,而高层布局的风速大值区主要集中在通风廊道上,背风区则存在大量静风区。中低层建筑布局对风环境改变较小,有利于大气污染物的扩散,而高层建筑布局,尤其是围合式,不利于小区污染物的扩散。

杭州市灰霾天气基本特征及成因分析

根据浙江省近50年的灰霾天气统计数据,总结了浙江省灰霾天气特征。以杭州市为例,从杭州市地形地貌、气候因素和污染物排放因素3方面分析了杭州市灰霾天气成因,介绍了杭州市大气颗粒物污染特征及源解析。结果表明,杭州市灰霾天气频率显著升高,污染物排放是导致灰霾天气发生频率升高的直接原因,杭州市大气颗粒物中以细微颗粒物为主,大气污染类型已从煤烟型污染转变成复合型污染。结合杭州市大气污染现状,初步提出了灰霾天气防控对策。

长三角地区大气NO_(2)和CO_(2)浓度的时空变化及驱动因子分析

以长三角城市群为研究对象,利用卫星遥感观测数据协同分析长三角地区大气NO_(2)和CO_(2)浓度的时空变化特征和驱动因子,揭示了长三角地区污染物和CO_(2)高浓度地区空间格局.结果表明长三角城市群地区大气NO_(2)和CO_(2)浓度的时空分布及变化特征呈现了受化石燃料燃烧和机动车排放等人为活动以及区域地形、地表覆盖、气候等自然条件的综合影响结果.大气NO_(2)和CO_(2)高浓度值围绕太湖明显呈口对西南向的U字形分布,一致于围绕太湖分布的杭州、上海、苏州、无锡、常州和南京等大型城市区域,以及安徽铜陵地区的工业排放区.大气NO_(2)浓度值呈现秋冬时期较高,夏季最低的季节分布特征.大气CO_(2)浓度受植被CO_(2)吸收和CO_(2)的积累影响,8~9月最低,4~5月最高.此外,随着人为排放活动的急剧减少,2020年1~3月的大气NO_(2)浓度比2019年同时期降低了50%以上,其中分布了以钢铁厂、燃煤厂为主的大型工业热源的城市NO_(2)浓度下降最多,如镇江、南京、马鞍山.

杭州城市大气消光系数和能见度的影响因子研究

为了解杭州市能见度下降与大气污染之间的关系,在2001年5月至2002年5月对不同粒径的颗粒物(PM10、PM2.5)的质量浓度进行了观测,结合晴天天气条件下的大气能见度,推算污染物和水汽分子对大气的消光散射,发现细微颗粒物的散射消光特性对杭州市能见度下降起主要作用,并得到能见度与细微颗粒物浓度比值(PM2.5/PM10)的关系;分析了大气能见度和消光系数与PM2.5/PM10和相对湿度的相关系数。

基于GIS的浙江省土地利用/覆盖与地表温度的关系

利用MODIS数据的分裂窗算法,获取了浙江省各地2008年一整年的地表温度数据,综合利用遥感、地理信息系统(GIS)技术,研究了地表温度的时空分布特征、地表温度与不同土地覆盖类型间的关系以及地表温度与归一化差值植被指数(NDVI)的定量关系。结果表明:①地表温度在空间分布的高度异质性,一方面是由区域内海拔高度差异较大造成的,另一方面与下垫面类型有关;②不同土地覆盖类型间地表温度的月季变化趋势基本一致,但各类别间的地表温度高低存在显著差异,年平均地表温度总体表现为建设用地>耕地>林地>水体;③植被对地表温度的影响受下垫面类型的制约,分析夏季NDVI与地表温度的关系可见,林地、耕地和建设用地的NDVI与地表温度呈显著负相关;水体的NDVI与地表温度呈正相关。研究结果可为当地高温热浪、低温冻害等灾害的动态监测提供新的途径,具有重要的应用价值,对政府土地合理规划和利用及防灾减灾具有重要指导意义。

基于MTSAT卫星遥感监测的浙江省及周边海区大雾分布特征

利用日本静止气象卫星MTSAT逐时资料,综合地面气象观测数据,对浙江省及其周边海区陆地和海上2008—2012年的大雾进行了专题信息提取,并给出了浙江省陆域、周边海域0.05°×0.05°网格点的小时尺度的遥感大雾产品,结果表明:(1)基于MTSAT卫星观测数据,采用分级判识太阳高度角阈值和归一化大雾指数的方法,构建的浙江及其周边地区陆地和海上遥感大雾监测模型,大雾判识精度总体超过75%,基本满足使用需求。(2)浙江省陆域近5年大雾年平均累计为411.7 h,约占全年的4.7%,基本呈南多北少,山区多平原少的格局,其中浙江南部高山区、舟山和温州部分海岛及西部山区为大雾多发区,且大雾季节分布为冬秋季较多,春夏季较少,22时至09时是浙江省陆域大雾的高发时段,10时以后大雾逐渐消散,至后半夜、凌晨前后,大雾频次逐渐增多。(3)研究区海雾主要发生在大陆近海,呈现由近海向外海减少的空间格局,东海海域年大雾累计为311.7 h,以东海西南部地区大雾出现最多,浙江省沿海大雾的高发区位于温州海域及钱塘江口。研究区海域大雾具有明显的季节特征,主要表现为春季较多,夏季次之,秋冬季较少的分布格局,且海上主要受平流雾影响,大雾不易消散,持续时间较长。从各海区大雾发生频次从高到低依次为:东海东南部、台湾以东洋面、东海中东部、黄海西南部、东海中西部、台湾海峡、东海西北部、黄海东南部、东海西南部和东海东北部。

多作业管理方式在风能资源数值模拟中的应用

通过对MM5和CALMET风能资源数值模拟耦合模式的计算流程分析,基于并行运算思想,设计了MM5和CALMET耦合模式模拟运算的多作业管理方式。在浙江省风能资源高分辨率数值模拟试验中,完成浙江区域1个月时间段的风能资源参数模拟运算,MM5和CALMET耦合模式在实施多作业管理方式前后,CALMET模式的运算时间由原来的1501.2 min缩短为149.5 min,运算时效提高了9倍;整个耦合模式的运算时间由原来的1709.9 min缩短为358.2 min,运算时效提高了4倍。数值模拟试验证实了多作业管理方式可在现有计算资源的基础上,大幅提高数值模式的运算时效,且随着数值模式模拟时间段的加长和模拟区域范围的扩大,多作业管理方式对数值模式运算功效的增强越加明显。

基于GIS的浙江省积雪遥感监测与评估研究

针对2008年初浙江省遭受的持续性大范围低温雨雪冰冻天气,利用MODIS数据,综合运用遥感和地理信息系统技术对积雪的发生、发展和消融特征进行深入研究,在探讨云和积雪区分关键技术的基础上,建立积雪指数模型提取积雪专题信息,对积雪覆盖进行动态监测,同时利用DEM分地区分析各海拔高度带的积雪覆盖情况,探讨其消融变化特征,最后用雪灾前后△NDVI的方法结合地面实地调查,对林区进行灾情初步评估。研究结果表明,积雪的消融大致呈负指数减少趋势,起初各海拔高度带积雪覆盖比例呈中间多两头少的特征,即海拔300～900 m的中等海拔高度上积雪覆盖率较高,达70%以上,在300 m以下及900 m以上海拔高度带积雪覆盖率为50%左右,随着积雪的慢慢消融,各高程带间的积雪面积差逐渐减小,消融速度较之前明显减缓,表现出较稳定的下降趋势后再继续融化的特点,至2月16日,积雪覆盖比例与高程带呈正向一致性,即海拔越高,积雪覆盖越大,2月17日海拔500 m以下积雪已基本消融,20日700 m以下积雪基本消融,至2月29,全省基本无积雪。林区受灾的严重程度主要与积雪覆盖时间及林区海拔高度有关。利用遥感和地理信息系统技术在南方开展雪情分析、动态监测及灾后评估工作,对地方防灾减灾具有重要的指导意义。

山西排放的大气颗粒物向北京输送的个例分析

利用一个多尺度空气质量模式系统，模拟了2002年9月3～9日间山西省排放的大气颗粒物向北京地区的输送过程，以分析下垫面非均匀性和天气条件对输送过程的影响，以及源于山西污染物对北京地区颗粒物浓度的贡献．分析结果显示：山西省排放的污染物能够被输送到北京地区，具有明显的输送通道，而且不同地区排放的污染物的输送路径是不相同的．山西排放的PM10对北京地区近地面PM10。质量浓度的影响可达10～30μg／m^3，500m高度的影响高达30～70μg／m^3．

杭州城市可吸入颗粒物污染与气象条件关系的分级评价和BP神经网络评估

为了解杭州城市环境空气质量与气象条件之间的关系,利用杭州市区2003—2007年的可吸入颗粒物(PM10)浓度数据和气象资料,通过分级评价的方法和基于BP神经网络的污染物浓度评估模型,得到PM10浓度与气象条件的对应关系。结果表明,随着日降水量的增大,PM10浓度减小;风速与PM10浓度呈明显的负相关,随着风速的增大,PM10浓度明显减小;气象因素与PM10浓度之间呈非线性关系,大气能见度对PM10和相对湿度的变化极为敏感,随着PM10浓度的增大,大气能见度迅速降低,相对湿度越高,大气能见度则越低;近几年杭州市气象条件不利于大气污染物的扩散和清洗,是杭州城市环境空气质量上升缓慢的主要原因之一。

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。

基于风热环境评估的城市通风廊道设计研究——以绍兴市越城区为例

在城市气候问题持续恶化与精细化城市管理背景下,对城市风热环境的综合评估将为城市通风廊道构建及城市规划提供重要前提。本文利用遥感和地理信息技术,以浙江省中等城市绍兴越城区为研究对象,综合分析绍兴越城区的风环境和热环境,并在通风廊道规划中给出了构建策略。研究结果表明:(1)绍兴越城区全年主导风向为偏东风,近10年平均风速呈明显下降趋势;(2)绍兴越城区年平均气温呈明显上升趋势,温度总体呈明显的北高南低的空间分布趋势,热岛扩张特征由20世纪90年代初的单个强热岛中心至2016年逐步发展为多个强热岛中心,热岛状况不容忽视;(3)城市热岛强度、地表通风潜力的强弱与下垫面地表类型和城市功能定位有直接关系。老城区,生态冷源少,地表通风潜力较低,热岛效应较强;而北部和西北部的工业新区由于工业密集,属于高能耗地区,热岛强度甚至高于老城区,越城区的东南部为山地,热岛效应较弱。初步构建的廊道规划方案,将冷源和新鲜空气引入城区内部,有利于缓解绍兴越城区热岛效应和增强城市的空气流动性,为绍兴缓解城市热岛、城市规划提供重要决策依据。

东亚地区对流层O_3和CO模拟

利用全球三维大气化学模式MOZART-2,采用2组不同的污染源数据对东亚地区对流层臭氧(O3)及一氧化碳(CO)体积分数的季节变化进行模拟.通过与观测资料进行对比发现,模拟结果能较好的再现日本南鸟岛站与绫里崎站观测到的季节变化特征.由于这2个观测站所处的环流场形势不同,受亚洲大陆污染物出流的影响程度有所差别,2组排放源下CO与O3体积分数的模拟差异在两地的表现有所不同,在绫里崎站可以看到CO与O3体积分数的模拟差异呈现出比较显著的季节性特征.

利用遥感和GIS技术监测绍兴县土地利用现状及其制图研究

以遥感影像为原始数据 ,应用 GIS提供的空间分析功能 ,通过两者的结合 ,对土地利用的空间分布进行了定量的描述和分析 ,实现了快速、动态地了解和掌握土地资源的变化情况 。

利奇马台风风场与湍流特征分析

由于台风的风速大、湍流活跃,台风过境时会对房屋、桥梁等建筑物造成严重危害.利用2019年8月8日至11日利奇马台风过境浙江时的近地层湍流资料,对利奇马台风的风速、风向、攻角、湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度、湍流功率谱特征进行了分析.结果表明:(1)在台风前期和大风期,随着台风接近,慈溪观测场附近的风速急剧增大,流场主要为偏东气流;在台风后期,随着台风远离观测场,风速迅速减小,风向逐渐由偏东风转为西南风.(2)在台风前期和大风期,攻角、湍流强度和阵风因子都比较小;而在台风后期,攻角、湍流强度和阵风因子都明显增大,同时湍流积分尺度突然变小,说明了利奇马台风内部流场非常复杂,不同区域会出现不同的中小尺度结构,表现出不同的湍流特征.(3)在台风前期和大风期,惯性子区湍流能谱基本满足-2/3律,而大风期的湍流能谱与-2/3律偏离比较大,同时由于台风内部存在大量的中小尺度系统,在大尺度和湍流尺度涡旋之间,顺风方向的湍流能量贡献仍然很大.

低碳产品价值对消费者低碳偏好的影响

低碳产品价值是消费者进行选择的依据,也是低碳产品有别于其他普通或高碳产品的重要标志。通过问卷调查,基于四维价值理论框架,结合环境态度,提出低碳产品价值对消费者低碳偏好影响模型,采用回归模型,实证研究低碳产品价值对消费者低碳偏好的影响。结果表明,低碳产品的功能价值和感知价值对消费者低碳偏好的影响最为显著,社会价值和情感价值对其影响并不显著,在环境态度这个变量的调节作用下,低碳产品价值对消费者偏好的影响较显著。

绍兴市农业生态和农业气象灾害监测预警系统

通过建立基于3S技术的农业生态监测和基于自动气象站、雷达、卫星、数值预报、短信息技术的农业气象灾害监测预警系统,动态监测绍兴市耕地被侵占面积,分析水资源分布、土地利用覆盖等农业自然资源分布特征,并对农业气象灾害实现监测和预警,从而为根据当地自然资源优势,通过农业结构调整,有效地减轻气象灾害损失,促进农业可持续发展提供技术支撑。

浙江省近20年植被变化趋势及驱动因子分析

浙江是长江三角洲经济区的重要组成部分,该区域植被变化受到生态气候条件以及人类活动等多种因素的影响。利用多源遥感和地面观测2000—2019年生态植被参量、气象和气候因子以及夜间灯光数据等,分析浙江区域生态植被变化及其驱动关系;利用一元线性回归和Mann-Kendall趋势检验探讨植被变化趋势,采用Pearson相关分析和多元回归方法等研究多元因子贡献率。结果表明,浙江区域近20年增强型植被指数(EVI)呈现显著增长趋势,总增长趋近年均值的7.66%,而总初级生产力(GPP)的增加总量约为多年均值的1.48倍。森林和城市区植被分别呈现显著增长和减少趋势(森林EVI:0.60×10^−3 a^−1。城市EVI:−1.11×10^−3 a^−1)。气温、日照和降水共同影响植被变化特征,其中气温变化是引起区域近20年植被变化趋势的主要气候因子(r=0.54,P<0.01)。夜间灯光变化代表的城市扩张等人为活动是引起城市及周边植被减少的主要原因(r=−0.60±0.13),而远离城市的人类活动对植被生长具有一定的促进作用(r=0.56±0.13)。植被年际变化的多变量贡献分布表明,表征人类活动的夜光数据在全省范围具有重要的影响,而气候因素则会影响局部地区。其中近20年浙江区域气温升高和城市扩张分别对省内植被具有显著的促进和抑制作用。因此,区域气候条件变化以及人类活动是影响浙江省植被生长趋势变化的重要因素。该研究对区域生态文明建设具有重要的参考价值。

基于RADARSAT-2四极化SAR影像的海面风速反演

选取成像于中国东海和南海海域的102景RADARSAT-2(RS-2)精细四极化SAR原始影像以及ERA-Interim风场,在各极化通道下利用相应风速反演模型开展风速反演的研究。CMOD5地球物理模式函数对VV极化SAR数据反演风速效果最好,可以获取海面高精度风速数据。对于HH和交叉极化SAR影像,利用RS-2 SAR影像和ERA-Interim资料对现有风速反演模型进行改进,并提出了用于HH极化风速反演的PR_CS极化比模型和用于交叉极化风速反演的CP_CS模型。结果显示:基于两种模型的SAR反演风速与ERA-Interim风速具有良好的一致性,利用PR_CS模型的SAR反演风速与参考风速的均方根误差为1.54 m/s,利用CP_CS模型的SAR反演风速与ERA-Interim风速的均方根误差分别为1.43 m/s(VH极化)和1.51 m/s(HV极化)。