基于WRF模型与气溶胶光学厚度的PM_(2.5)近地面浓度卫星反演

为了反演高分辨率的PM_(2.5)近地面浓度,利用WRF(中尺度气象模型)模拟的大气相对湿度、风速、边界层高度等气象因子对AOD(气溶胶光学厚度)分别进行订正,以逐步提高AOD与近地面ρ(PM_(2.5))间的相关性;分析不同反演模型的统计学特征,优选反演模型,并利用最优模型反演中国中东部地区2014年年均ρ(PM_(2.5))的空间分布特征.结果表明:AOD经相对湿度订正后,其与近地面ρ(PM_(2.5))的相关性显著提高,相关系数达到0.77;同时引入相对湿度、风速2个气象因子,AOD与近地面ρ(PM_(2.5))的相关系数升至0.79(n=145,P<0.01);同时引入相对湿度、风速和边界层高度3个气象因子,AOD与近地面ρ(PM_(2.5))的相关系数进一步升至0.80(n=145,P<0.01).模型反演表明,研究区域内ρ(PM_(2.5))年均值大于35μg/m3的面积高达334.49×104km2,占研究区域面积的83.2%,并且高污染地区与人口密度高度重合.分析表明,北京、天津、河北、山东及河南等典型重污染省、直辖市分别有96.30%、100%、78.16%、98.86%、100%面积的ρ(PM_(2.5))超标,分别约有99.97%、100%、96.41%、98.88%、100%人口生活在空气质量超标地区.

基于生态空间微气候调节的城市与水体相互影响作用研究——以水网城市武汉为例

文章以水网城市武汉为例,旨在讨论城市与水体之间的气候调节影响作用,并找到应对城市高强度发展的生态空间调节策略,改善城市气候环境。在中尺度气象模式中构建了高分辨率城市冠层模型,模拟分析了不同季节水体的微气候调节作用,发现:夏季水体对城区有明显的降温效果,日间平均降温幅度达到0.5℃;过渡季(秋季)日出前水体对地表气温增幅达0.6℃,能够有效缓解辐射逆温现象;冬季夜间水体将主城区风速提升了0.2m/s,能够帮助城市空气污染物的疏散,减少雾霾现象。此外,建筑密度的升高增强了水体与高空的对流换热,而城市容积率的升高则削弱了水体的降温效果。

城市高层化及高密度化发展模式对城市气候的影响研究

城市人口增长,城市化进程加速使得城市向着更高、更密的方向发展,高层化和高密度化城市发展模式带来城市空间形态的改变的同时,还影响城市热收支平衡,改变了城市环境及微气候。本研究以统计数据为基础,预测2050年武汉市人口增长速率不变的情况下,随着建筑面积的增长带来的城市高层化及高密度化发展对城市气候的影响。为实现城市尺度的气侯模拟预测研究,本文详细介绍并采用耦合了城市冠层模型(UCM)的中尺度气象预测模拟模型(WRF),并通过对武汉市内典型路段的实地测量验证此模拟模型的精确度。在研究方法得到验证的基础上,本研究设计了高层化及高密度化两组六个案例。通过对这六个案例的模拟分析,比较探讨了应对人口增长的城市高层化及高密度化发展模式对夏季城市气温、风速等的影响程度,并进一步比较分析了这两种城市发展模式对日益增长的人工热排放的应对。最终,总结、归纳出高密度化和高层化发展模式的适用区域、优缺点及适用策略,为城市规划设计决策者提供定量化的数据依据和理论基础。

城市空气污染数值预报的技术关键

在分析城市空气污染数值预报要素的基础上,建立了包括污染源排放清单,气象中尺度数值预报模型MM5,ADMS-城市模型软件的城市空气质量预报系统。首次提出了空气质量环境背景值的确定等提高城市空气污染预报准确率的有效措施。

多尺度区域气候模拟技术在较大尺度城市区域热气候评价中的应用——以中国南方某沿海城市一中心商业区设计为例

关于较大空间尺度的城市区域热气候模拟与评价问题,现有的模拟手段都不同程度地存在不足。本文利用中尺度气象模型和CFD模型相结合的多尺度区域气候模拟技术,依据相关的绿色建筑热气候评价标准,建立较大尺寸城市空间的热气候评价方法,并以中国南方某沿海城市一中心商业区设计为例,介绍多尺度模拟技术在较大尺度城市区域热气候评价中运用的全过程。由结果可以看出利用该方法可以定量地把握和保留较大的中尺度对城市区域尺度内热气候的影响信息,解决孤立研究较小尺度大气问题时必然面临的尺度相互作用问题,大大提高了计算依据和精确度。

燃烧火球浮力涡环实验与数值模拟

为了研究爆炸及燃烧产生的"蘑菇状"烟团的产生机理,在实验室中通过点燃预混过量乙烯和氧气的气泡,产生瞬时燃烧的火球和烟团。纹影法和高速CCD相机直接拍摄法显示瞬时燃烧火球上升时,迅速形成一具有涡环结构的烟团。采用中尺度气象模式RAM S模拟计算相同尺度加热烟团的流动过程。计算机模拟显示产生涡环形状的烟团现象与初始烟团的形状无关,与初始热源温升也无关。浮力涡环产生的机理应是流体的斜压性,即在有重力的条件下浮力的水平差别造成的涡度生成;涡度生成应在轻流体与环境流体相交的侧边界附近。