城市环境气候图的发展及其应用现状

城市环境气候图最初于20世纪70年代由德国气候研究者开发制作,通过近40年的发展,目前在世界范围内已有20个国家开展了相关研究与应用项目,从而为改善城市气候环境与提高人居生活条件提供决策依据。该文首先对城市环境气候图的发展及其制作方法进行了一个总体性的回顾,然后选取德国、日本和中国香港地区的研究案例用以考察目前该领域研究和应用现状与存在问题,进一步详细探讨了未来发展的方向,最后指出了在我国城市化进程中为应对诸多气候环境问题所迫切需要开展的相关研究问题。

高密度地区城市环境气候图编制及应用

随着中国城市化进程的快速推进,城市面临的气候环境问题也越来越严重,故针对城市气候数据在城市规划中的应用展开研究十分有必要。文章针对深圳市南山区的高密度城市结构、湿热气候、沿海地理条件及具体的城市问题,利用GIS平台进行城市地理信息数据的处理,对城市形态与环境的关系进行量化研究,总结出不同环境因子对城市环境的影响,提出南山区的城市气候分区规划,并从绿地系统和通风系统两个方面提出专项规划建议,将气候设计贯彻到具体的规划措施当中,希望能为深圳建设绿色宜居城市提供借鉴。

高密度城市环境气候图编制方法及规划引导研究

进入21世纪以来快速的城市扩张正在快速改变城市人居环境,并由此产生各种环境问题,因此需要真实可靠的城市环境气候相关信息并借此应对和减缓其带来的负面问题,其中城市环境气候图的出现对城市气候调控和改善提供了切实可行的方法。研究针对天津主城区所具有的高密度城市空间结构及热岛特征,基于RS和GIS技术对研究区域的城市气象气候环境信息进行分析与评价,进而对天津主城区的整体城市环境与冷/热负荷的关系进行量化研究,并提出天津主城区的城市气候分区规划策略与指引,通过将气候设计贯穿到相应的城市规划设计中,期望未来能对天津市绿色低碳城区建设提供依据。

城市环境气候信息在德国城市规划中的应用及其启示

随着公众关于气候变化与全球变暖的意识逐渐增强,适应气候变化创造宜居的城市环境是当前城市规划师的首要课题。德国早在1970年代就已开始探索相关城市气候应用研究与实践,并开发了城市环境气候图这一城市气候信息的应用平台。目前德国在该领域处于世界领先地位。本文立足于城市规划和城市气候领域,选取德国城市环境气候信息在城市规划应用中的典型案例作为研究重点,针对德国城市环境气候图的构建和应用展开了详细探讨,并总结了此类气候环境评估方法在应用中存在的优缺点,为我国快速城镇化发展中气候信息评估的应用提供了可借鉴的参照范例。

长株潭城市群绿心地区潜在自然通风廊道识别

长株潭城市群绿心地区对城市群的环境气候调节有着重要作用,但基于自然解决方案的通风廊道研究仍不充分。为进一步发挥绿心地区的通风调节功能,改善城市群的环境气候和为低碳城市建设提供理论和应用基础,以长株潭绿心地区2020年遥感影像为基础,运用地表粗糙长度、无量纲通风指数、风热场进行叠加分析并识别潜在通风廊道,运用空间分析方法分析主要影响因子。结果发现,该地区潜在的自然通风廊道共有11条,其中一级2条、二级3条、三级6条;显著影响因子主要有下垫面粗糙长度、土地利用类型和建筑密度,温度场、高程及路网密度对通风潜力也有着重要的影响。研究结果表明,这些通风廊道对城市环境气候有着重要影响,有利于形成基于自然的城市群通风方案,需要进一步进行景观保护与恢复。所运用的识别方法可以精细地捕捉到城市热岛环流的日变化过程,反映了城市热源、冷源及其局地环流的变化状况,能更充分利用城市热岛环流设置通风廊道。另外,利用MODIS数据中的植被指数产品MCD12Q1类型输出的Z0数据,结合地形高程等数据估算地表粗糙长度,可以较好地校准绿地的粗糙长度和无量纲通风指数,为基于绿地的城市自然通风解决方案提供很好的理论基础。

CFD技术在我国城市气候环境微尺度问题中的应用

从城市风环境、热环境及空气污染等多个方面回顾了计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术在我国城市气候环境微尺度问题有关研究中的应用。通过回顾可发现,当城市气候环境研究着眼于城市街区尺度和城市冠层内部时,CFD可充分发挥其描述复杂几何形体的能力,给出街区内部的热力、动力以及物质扩散的细节,具有中尺度模式难以比拟的优势。我国在本领域的研究起步较晚,但近二十年来由于高速城市化进程所激发的强烈需求而发展迅速,已有大量研究在此领域开展并取得成果。未来随着高性能计算机计算能力的逐渐提高,CFD有望在大气环境质量预报、机场风切变预报以及风能评估等多个领域中投入业务应用。

超大城市行政区气候环境敏感性多尺度影响机制可视化与对策研究——以北京市丰台区为例

气候环境研究具有多尺度层级的特征,城市气候环境改善需要从不同尺度关注不同层面问题,已有诸多研究成果表明,城市物理环境对气候改善具有决定性作用。以存量时代城市更新改造为背景,从“多尺度”视角切入,重点关注城市气候环境改善在不同尺度层级的途径与方法,共同指导城市更新改造的具体操作。以北京市丰台区为研究对象,利用城市环境气候地图分析城市片区内气候环境敏感性分级。首先,对建成环境影响要素进行综合分析,结果显示,丰台区中部气候环境敏感性高的区域,其建筑密度大、建筑高度高、植被覆盖率低、路网密度高。其次,引入网格化分割降级气候环境分析尺度,将敏感单元落在城市街区尺度内,研究得到丰台区5个气候高敏感片区,其中4个为批发市场城市功能,具有典型性。最后,针对典型敏感片区建成环境特征,总结街区改造策略,提出多尺度气候环境分析的重要性,以及基于微气候改善的精细化途径,这是存量时代城市应对气候环境变化的有效方案。

近20年深圳城市气候环境研究的进展

近20余年来,深圳城市气候环境研究在气候变化、局地气候特征、大气灰霾等问题上取得了显著进展,研究发现:(1)受全球气候变暖和城市化进程的双重影响,深圳气候在过去30多年内发生了显著改变,体现为气温上升、极端气候事件增多、热岛效应明显、持续高温加剧以及汛期强降水显著增多;(2)在2004年以前,深圳的大气能见度总体上呈下降趋势,灰霾日数剧增且大气环境恶化,机动车尾气排放是大气环境恶化的重要原因,而自2004年以后,深圳的灰霾总体上呈好转趋势;(3)气候环境的变化已经对深圳的社会经济、生态环境乃至居民健康都产生了影响。

高密度街区微气候环境评价与城市形态相关性研究--以上海中心城区为例

高密度城市中,高密度建筑街区容易造成微气候恶化,建筑形态的定量测度与微气候评价体系的建立具有重要的研究意义,可以为城市设计实践及导则的制定提供科学依据。本研究聚焦于上海市中心城区,通过对高密度街区样本的城市形态指标的提取并对其微气候核心评价要素进行模拟研究,通过指标的关系统计、分布分析等方法,得出影响微气候评价的关键指标及微气候适宜的形态指标区间。

改善杭州城市气候环境的策略研究

城市化发展在给当地带来机遇和便利的同时,也对城市气候环境产生了明显的影响,如城市热岛、通风不畅、空气污染等气候环境问题。随着公众对气候变化与全球变暖的意识逐渐增强,适应气候变化创造宜居城市环境是当前城市气象、规划部门的重要课题。然而在目前的城市规划设计中对城市气候信息的应用却非常有限,甚至较少考虑城市气候问题,以至于未来城市将不可避免地面临更加严峻的城市病。本文结合杭州城市气候环境研究,介绍了杭州城市气候环境现状,城市气候环境图的构建方法,并提出多种改善城市气候的规划策略。明确指出开展城市气候环境图研究对实现城市规划多规合一的重要性和必要性,同时也为我国快速城镇化中气候信息在城市规划中的应用提供了可借鉴的参照范例。

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。

基于城市环境气候图的沈阳中心城区热负荷格局研究

运用城市环境气候图的研究方法,通过对城市热负荷影响因子的选取和赋值,分析生成沈阳中心城区夏季和冬季的热负荷格局等级区划,进而归纳其总体分布特征和高敏感空间分布特征,并从格局重塑能力、优化成长潜力和效益盈利能力3个层面探讨热负荷格局的优化价值。

秦皇岛市城市绿地对气候环境的调节作用

通过对秦皇岛草面、沥青表面、水泥表面和裸露地表4种表面温度观测的数据,分析了不同地表表面温度在夏季不同天气条件下温度的变化规律与差异,阐述了草地在城市气候环境调节中的作用。统计结果表明,夏季各表面温度从高到低的次序为:沥青、水泥、裸土和草面温度。在不同的地表面中,夜间基本均以草面温度最低。各表面的最低温度出现在日出前,各表面的平均最高温度出现在12～14时之间。在夏季晴朗的白天,中午各表面温度达到一日中的最高。草面的温度远低于沥青和水泥表面的温度,白天平均温度差异达到10.0℃左右。

北方城市绿道微气候环境优化研究

本文主要研究在绿道这一线性空间里营造良好的微气候环境,提高人们的生活品质,在可持续发展中提高生活的舒适度,优化环境气候,缓解外界的污染,对城市环境的影响,本文在归纳总结相关学科研究的基础上,以某些北方城市为典型区域,选取某些绿道作为调研对象,通过实地测量调查,研究城市绿道与微气候因子变化规律,归纳总结城市绿道在什么气候下最为优化,研究探讨解决主要气候矛盾在景观设计当中的操控比较方法,满足人们户外休闲舒适度需求提供一定的理参考和实践方法。

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。

关于广州城市气候生态建设与可持续发展的探讨

简要分析了广州城市气候生态环境,提出以林木为主的城市绿化的核心价值是生态功能,营造城市绿化建设,充分发挥绿化林木在调节气候、涵养水源、净化水质、净化大气、美化景观等方面的综合功能,才能改善城市气候生态环境,促进城市社会经济发展。同时指出城市绿化建设必须根据城市、城郊、远郊等不同的地理位置,有所侧重,因地制宜。

零方程湍流模型用于城市微气候的模拟研究

室外微气候环境对城镇人居环境和建筑能耗有重要影响,数值模拟技术作为快速的预测方法能有效评价社区规划的优劣。文章选用风洞实验数据对湍流涡粘度表达式进行优化,提出新的零方程湍流模型(ZeroEQ),并与两方程湍流模型(MMK)、大涡模拟(LES)和风洞实验数据进行对比分析;通过对寿安新城区零方程湍流模型的应用分析,探讨该模型应用于实际工程项目的可行性。结果表明:在同等计算机配置下,Zero-EQ模型比MMK模型快60%,是LES模型计算所需时间的1/15,能有效地预测不规则建筑群的流场分布;通过分析不同地形区域的风热环境特点,Zero-EQ模型可快速预测城镇微气候环境,为城区规划设计提供合理建议。

基于城市气候环境问题的城市规划研究

当前,随着经济水平提升,公众对于人居环境的品质要求逐渐提高,传统钢筋水泥式人工建筑群已无法满足人们的环境需求。但是由于缺乏完善的气候环境数据支撑,规划师与城市治理者难以做出科学有效的气候改善建议。在此情况下,城市需引入先进的信息技术系统,搭建信息化气候环境数据中心,切实提升城市规划建设水平,推动城市可持续发展。由吴恩融、任超编著,中国建筑工业出版社出版的《城市环境气候图——可持续城市规划辅助信息系统工具》一书,结合全球各大城市的环境气候图,从过去、现在、未来三个层次。

深圳国际低碳城环境气候图集编制方法与应用技术研究

城市气候与城市规划建设联系紧密,城市化地区的大规模建设使城市下垫面性质发生转变,从而引发城市气候环境的改变,其负面改变又制约和影响着城市建设与市民生活。城市环境气候图作为城市规划与城市气候研究的桥梁,可以补足规划建设过程中城市气候因素的缺失,将城市通风、热负荷、空气污染等制约因子转化为易于理解和操作的形式,为可持续的城市规划建设提供依据。本文以深圳国际低碳城为研究区,探索城市环境气候图集的编制方法与应用技术,并通过多种技术方法进行综合与校核,得出由三个部分构成的环境气候图集成果,为深圳国际低碳城的规划建设提供可操作性建议。

城市气候环境的风洞实验

风洞有不同的尺寸和类型，通常大型风洞的外表及内部构造如同一个大型隧道或管道，在头部或尾部安装有不同类型功率的风扇启动后可以产生不同风速的强劲风流以考验航空飞行器等实物或模型。过去传统的生产科研型风洞只用于航空航天船舶等空气动力学实验研究从上世纪六十年代起国外开始使用风洞来对建筑物主要是一些高层建筑物的抗风性能等进行风荷载实验。