湿热地区遮阳形式对校园热环境的影响研究

受气候变暖与热岛效应影响,城市热环境正在恶化,对人居环境和居民健康造成严重威胁。校园是一种重要的教育类社区,亦受到高温威胁。改善夏季校园热环境,营造凉爽宜居校园环境,对保障师生健康、丰富户外活动、提高学习效率、节约能源等方面具有积极意义。本研究旨在探究遮阳对室外热环境的调节能力及机制。选取重庆大学校园内常见的遮阳空间(树荫遮阳、遮阳篷遮阳、亭子遮阳),对其热环境(黑球温度(Tg)、空气温度(Ta)、相对湿度(Rh)、地面温度(Ts))进行现场实测,分析不同遮阳形式对夏季校园室外热舒适(生理等效温度(PET)、通用热气候指数(UTCI))的影响程度。研究表明:遮阳可以有效阻挡太阳辐射,改善室外环境的热舒适。无遮阳空间的Ta、Tg、Ts、PET、UTCI均高于有遮阳空间;在湿热环境下,遮阳篷遮阳与亭子遮阳的热舒适优于树荫遮阳;在遮阳条件下,不同地面材质对室外热舒适的影响无明显差异;不同遮阳形式的天空可视因子(SVF)对室外热环境有明显影响,SVF对Tg、Ts、PET、UTCI的影响较大,对Ta和Rh的影响较弱。研究结果将对营造健康安全的校园热环境提供理论支撑。

基于UTCI指数的1980-2019年中国夏季人体舒适度变化特征分析

基于ERA5-HEAT再分析资料中的通用热气候指数(UTCI)数据,利用旋转经验正交函数(REOF)方法将我国划分为8个区,分别为长江、华南、华北、西北、东北、北疆、南疆和西部地区。分析了1980—2019年我国夏季不同地区人体舒适度的变化特征,并初步解释了UTCI变化的原因。主要结论如下:我国夏季UTCI呈不断增加趋势,其中西北地区增速最快(平均增率为0.053℃/a),且西部、西北和南疆地区夜间UTCI相较白天增加更明显,主要表现为这些地区的UTCI最小值增率分别较其最大值增率偏高了112%、34%和33%。随着UTCI的上升,我国大部分地区(西部除外)的热不舒适天数及发生热不舒适持续事件的频次都呈增加趋势,其中增率最大的区域是华北地区,分别为1.7 d/(10 a)和2.4次/(10 a)。从气候影响因子的分析发现,我国夏季UTCI增加的原因是气温、露点温度和平均辐射温度的增加以及风速的减少。其中,气温是UTCI增加的主要气候因子,平均贡献率为49%;辐射是大部分地区(西部和华南除外)的第二大因子,而其他因子对UTCI的贡献率主要与各地区的变率大小有关。

基于UTCI-MIC与振幅压缩灰色模型的用户侧微电网短期负荷预测方法

短期负荷预测是保障用户侧微电网经济、安全运行的基础。现有研究表明,综合考虑气象、地理等影响因素的负荷预测模型在一定程度上提升了预测准确率。但在具有明显城市特征的用户侧微电网负荷预测中存在局限性,其预测结果呈现显著偏差,使得基于该结果的潮流计算偏离实际情况,危及系统的安全运行。针对此问题,提出了一种新型热气候指数–最大信息系数(universal thermal climate indexmaximal information coefficient,UTCI-MIC)与振幅压缩灰色模型的用户侧微电网短期负荷预测方法。首先,该模型采用经验模态分解将用电负荷分解为波动负荷和趋势负荷曲线;其次,建立了考虑相似日的MIC矩阵与涵盖多时刻气象、地理区位、城市特征因素的UTCI热环境评估方法,用于波动负荷预测;最后,将基于振幅压缩灰色模型获得的趋势预测结果与波动预测结果重构,得到用电负荷预测结果。案例验证表明,所提方法可有效预测城市特征明显的用户侧负荷变动情况,其预测准确率可达96.91%以上,为城市电网的能量管理系统和电力市场交易提供重要参考。

国内外欧洲甜樱桃主产区生态气候比较与分析

【目的】比较不同生态区温湿气候对欧洲甜樱桃树体生长和果实发育的影响。【方法】运用湿热指数(HHI)的概念、定义和计算方法,从果树生态气候学方面通过温度(月平均温度)和湿度(月降雨量)这两个气象因子,按照符合欧洲甜樱桃树体生长发育规律的数值换算得出湿热指数的数值。湿热指数大意味着该区气候湿热,植株年生长量大,树势旺盛,花芽形成困难;湿热指数小意味着该区气候冷凉,植株年生长量适中,长势中庸,容易形成花芽。【结果】研究发现,国外产区的湿热指数多在300以内,很少超过500。夏季温度较低,昼夜温差大,雨水少,树体生长量适中,树体营养积累充足,容易形成花芽。并且,由于果实发育期温度低、昼夜温差大、果实发育期长,出产的樱桃普遍果实大、颜色深和品质优良。国内产区由于地处温带季风气候和亚热带季风性湿润气候,雨热同季,并且高温持续时间长,湿热指数明显偏大,多数在500以上,导致树体生长旺盛,枝条徒长,成花困难,对品种选择、树体管理和整形修剪技术等都提出了更高的要求。【结论】国内外欧洲甜樱桃产业种植的生态气候条件有着很大的差异,国外欧洲甜樱桃主产区生态气候类型普遍优于国内。湿热指数的提出为樱桃种植产业区划和优质产区的寻找提供了一个简单的评价指标,并可借鉴应用到其他落叶果树相关领域的研究上。

基于夏季微气候测度的呈贡老城微气候适应性研究

呈贡老城是气候温和的滇池流域的一个重要节点城镇,其在快速城市化的进程中基本保留了原有的城镇面貌。本文对呈贡老城的传统公共空间进行实地调研,通过实测空气温度、相对湿度、风速三种气候因子,采用通用热气候指数(UTCI)进行微气候舒适度评价,使用GIS形成UTCI值空间分布图,对呈贡老城的环境舒适度进行整体评价。为挖掘传统营造智慧,本文从城镇选址、开敞空间、街巷空间、院落空间四个层面对呈贡老城的气候舒适度开展空间研究,识别呈贡老城的空间形态对气候的适应性。最后,本文对呈贡老城的微气候改善提出了空间优化的建议。

夏季室内外环境差异对老年人使用室外空间的风险研究——以成都市晚霞养老机构为例

本文以成都市晚霞养老机构为例,通过夏季10 d的观测和室内外微气候(空气温度ta、相对湿度R、太阳辐照度I和风速v)的同步测量,结合通用热气候指数(UTCI)热指数公式计算,剖析夏季室内外环境差异对老人使用室外空间的影响。结果显示:1)夏季晚霞养老机构的老人从室内到室外,将历经一个空气温度骤然升高(6.14℃)、相对湿度骤然减少(-15.01%)和太阳辐照度骤然增强(390.55 W/m^(2))的过程。室内外微气候的巨大差异,具有引发老人体温骤然上升、产生眩光、视觉疲劳、降低物体可见度和增大摔倒风险的可能。2)养老机构室内外的UTCI均处于较热甚至很热的水平,热舒适度较差。3)3类室外空间中,81%的老人倾向于使用室外走廊区域,其次为行道区,最后为庭院区,其中室外走廊与室内的ta、R和v值差异最小。4)Pearson相关性分析显示,室内外温度差和太阳辐照度差是影响老人选择使用室外空间的关键因素。室内外温差和太阳辐照度差越大,选择在室外活动的人数越少。仅有庭院区域的使用人数与室内外UTCI差值的关联显著。总体而言,晚霞养老机构亟需开展室内外一体化设计,扩大“灰空间”面积,缩小室内外环境差异,实现室内外空间微气候的温和转换,在保障老人健康的前提下,提升老人使用室外空间的积极性。

肇庆市人体舒适度及城市因素影响分析

基于1991—2020年肇庆市高要国家基本气象站资料,利用热气候指数UTCI模型,填值法分析模型研究肇庆市人体舒适度。结果表明,肇庆市30a共有725d热不舒适日,主要集中在7一9月,10月无热不舒适日;热不舒适日数的年际变化呈显著上升趋势,21世纪10年代各月热不舒适日数均多于20世纪90年代和21世纪00年代;肇庆城市发展期与热不舒适日数的增长有较好的关联性,城市化已经成为影响热不舒适日数的重要因子;城市化带来的人口集聚,人为热排放、大气污染物浓度增加、城市建筑结构和下垫面改变等,导致“热岛效应”使城市环境温度不断升高,热不舒适日数随之明显增加。

长江三角洲地区人体舒适度时空变化特征

基于1981~2020年ERA5逐小时再分析资料,采用通用热气候指数(Universal Thermal Climate Index,UTCI)计算方法,分析了气候变化背景下长江三角洲地区人体生理热响时空变化特征。研究表明:近40年长江三角洲地区人体无冷热胁迫气候条件的出现频率约为43.77%、热胁迫和冷胁迫出现频率分别约为22.42%和33.81%,其中,显著热胁迫和显著冷胁迫出现频率分别约为8.38%和1.58%;在空间分布上,长江三角洲地区无冷热胁迫气候条件的出现频率总体表现为南多北少地带性分布,兼有山区多平原少、沿海多内陆少分布特征,显著热胁迫主要出现在皖西和皖南的平原以及浙江的嘉绍平原和金衢盆地,显著冷胁迫主要出现在苏北、皖北和舟山以北的沿海岸区;在全球气候变暖背景下,长江三角洲地区UTCI值的年代际变化呈上升趋势,由1981~1990年13.83℃增加至2011~2020年14.75℃,人体生理热响应表征为冷胁迫减少、热胁迫增加、无冷热胁迫基本不变,春季无冷热胁迫时长的增加基本抵消了夏季无冷热胁迫时长的减少。

气候变化对落叶松人工林生物量生长的影响模拟

【目的】研究气候变化对落叶松人工林生物量及其生长的影响,为落叶松人工林碳估测和适应性经营决策提供依据。【方法】利用华北和东北地区第6~8次森林资源连续清查落叶松人工纯林固定样地数据,基于理论生长方程建立林分生物量生长模型。并将不同种落叶松作为哑变量,建立了气候敏感的林分生物量生长模型,气候因子为年湿热指数(AHM)。模拟未来气候不变、两种温室气体代表性浓度路径(RCPs)(包括RCP 4.5和RCP 8.5)3种气候变化情景下的林分生物量及其连年生长量,采用两种RCP气候情景与当前情景生物量估计结果的相对差值量化气候变化对林分生物量及其生长的影响。【结果】林分生物量的基础模型、含哑变量的模型、含气候变量和哑变量生长模型的决定系数R 2分别为0.9382、0.9470和0.9507,采用哑变量和考虑气候因子能够明显改善模型表现。模型模拟结果表明,与当前情景比较,各树种的林分生物量及其连年生长量在RCP 4.5和RCP 8.5气候变化情景下既有增加也有减少的趋势。对于林分生物量,RCP 4.5和RCP 8.5情景下的相对差值的均值区间分别为-3.02%~2.69%和-4.72%~3.41%;对于林分生物量连年生长量,RCP 4.5和RCP 8.5情景下的相对差值的均值区间分别为-1.92%~0.30%和-2.66%~0.72%。【结论】建立的林分生物量生长模型可用于模拟气候变化下落叶松人工林的林分生物量生长过程。在气候变化的背景下,不同种落叶松人工林生物量及其生长量既有增加也有减少。未来气候变化对不同种的林分生物量及生长量的影响存在差异。总体来看,2011—2060年气候变化对华北落叶松和日本落叶松林分生物量的影响为正,其余树种为负;对华北落叶松的林分生物量连年生长量的影响为正,其余为负。