城市局地气候分类的地表热岛效应

为研究城市形态和地表性质对城市地表热岛效应的影响,以西安市为例,基于Landsat8遥感影像和建筑矢量数据,采用局地气候分类(Local climate zone, LCZ)方法,对主城区进行LCZ划分.通过Landsat8遥感影像反演夏季地表温度,研究不同类型LCZ内地表温度的分布特征,同时选取14个地块分析地表热岛强度,通过计算建成区LCZ的城市形态参数分析城市形态对地表热岛效应的影响,采用的参数包括:建筑密度(Building surface fraction, BSF)、绿地率(Ratio of green space, GSP)以及下垫面粗糙度(Height of roughness elements, HRE).结果表明:建成区LCZ地表温度整体高于地表性质LCZ,但温度变化更稳定;建成区LCZ内,高密度的建筑区域地表温度高于低密度区域;地表性质LCZ内,水体温度最低,3种植被型LCZ地表温度低于其余两类LCZ,裸地温度最高;建成区LCZ地块内,高密度的高层建筑和较高的绿化率能够降低地表温度,缓解地表热岛强度;地表性质LCZ地块中水体和林地的地表热岛强度较低.在城市规划中合理的增加水体和绿化的布置,降低建筑密度同时在室外人流密集的区域设置遮阳设施将有利于缓解地表热岛效应.     

南京夏季城市局地气温时空变化特征

城市局地气候分区（Local Climate Zone,简写为LCZ）是一套用于城市气温研究的客观、标准、通用的局地热气候分类方法。基于LCZ方法对南京城市气温进行观测,分析了2016年夏季时段（7-9月）分布于南京城区至郊区的12个不同类型LCZ地块的气温时空变化特征,包括热岛日变化特征、平均热岛强度、日最高/最低温度差异、升温/冷却率差异。结果表明：各LCZ地块的热岛强度在日落后迅速增加,日落后3~5 h达到最大值,然后逐渐减小,这一现象与各LCZ地块的升温/冷却率变化特征相对应;城市化强度越高的LCZ地块热岛强度越大;午间部分地块出现城市冷岛现象;水域区（LCZ G）在白天有一定的降温效果,夜间则会产生热岛效应;各LCZ地块的夜间平均热岛强度差异明显,日最低气温差异显著高于日最高气温差异。     

城市局地热气候预测及热岛效应缓解策略

为量化分析下垫面对局地热环境的影响,采用多用途建筑区域热气候评价模型,以深圳国际低碳城核心启动区为对象,讨论下垫面构成对热岛强度及热舒适性的影响.研究表明:最大局地热岛强度体现最热极端情况的气候差异,平均局地热岛强度反映全天气温的平均差异;夜间平均局地热岛强度高于白天;自然下垫面中,增大水体和树木的覆盖率起到的降温效果更好,而适当增加草地的覆盖率能更有效地提高室外环境舒适度.     

南京市冷/热岛格局的尺度效应研究

城市地表覆被类型变化影响城市热环境的空间格局,研究城市地表覆被类型与城市冷/热岛格局的相关关系,对调节城市微气候,改善人居环境,提高城市韧性具有重要的意义.基于landsat8影像数据,提取南京市4种主要地表覆被类型(水体、植被、不透水面、建筑)的参数;同时利用热红外波段反演地表温度,分别从像元(小)和市、区级行政区划...     

教学组团夏季室外热环境特征与计算模型验证

对湿热地区典型教学组团的夏季室外热环境进行了33 h昼夜连续实测。根据气象参数,行人高度上温度、湿度、风速和湿球黑球温度（WBGT）分布以及典型地表温度等的测试结果,得到湿热地区教学组团夏季室外热环境的主要特征。测试结果表明,组团内的天井、架空、透水砖可有效降低夏季白天行人高度处的空气温度及WBGT,一些建筑设计手法对组团夏季白天室外热舒适的改善效果依次为：架空〉天井〉透水砖路面〉不透水砖路面〉混凝土路面。夜间,各测点的热舒适性基本一致。将测试结果对组团室外风速和WBGT现有计算模型进行验证研究。研究表明,数学公式计算值的相对误差均不超过6%,与实测统计值相吻合。     

城市住区热环境可控影响因素定量分析

以杭州城西52个不同类型住区为例,基于杭州夏季Landsat5 TM 数据和遥感图像解译方法提取了不同住区的地表温度、植被指数和反照率,同时结合目视解译和现场调查,分别计算了不同住区的建筑密度、容积率、平均建筑高度等建设指标.采用线性相关与多元回归分析方法分析城市地表温度与植被指数、地表反照率、容积率、建筑密度等指标之间的定量关系.结果表明：城市热环境与其人为可控影响因素的相关性大小依次为：植被指数>地表反照率>建筑密度>建筑高度>容积率;加强城市住区绿化建设、采用高反照率材料是改善住区热环境的有效手段;适度减少建筑密度和提高容积率可以缓解城市紧凑发展与城市热环境恶化之间的矛盾.     

深圳市典型住区热环境特征及其影响因子分析

为进一步明确住区用地强度与城市热环境的关联性,选取深圳市城中村、多层住区、高层住区为研究对象,以Landsat5 TM影像和建筑普查数据为数据源,定量分析了3类住区地表温度特征及其与相关规划建设因子的关联度.结果表明:3类住区均存在不同程度的热岛效应,其中城中村平均热岛强度最大3.53℃,多层住区次之2.62℃,高层住区最小1.60℃;住区地表温度与建筑密度呈正相关,与地表湿度、植被覆盖、建筑平均高度、建筑平均最近邻距离、容积率呈负相关;多元逐步回归分析表明,地表湿度和建筑平均高度是引起城市住区地表温度分异的主导因子.该研究可为城市住区热环境的评估与优化提供理论依据.     

城市局地-建筑耦合气候评价模型的开发应用

利用数值计算方法研究建筑内部气候与城市局地气候之间的能量及物质传递关系,寻找热舒适与节能和环保之间的平衡点具有重要的意义.介绍了改进后生成的城市局地-建筑耦合气候评价模型的主要内容和计算方法,以上海地区为例,计算了一个理想化的高层办公楼区的局地气候参数,空调系统排热及室内外新标准有效温度TS*E等.结果表明,空调时间段内室外平均TS*E值受空调设定温度的强烈影响.当空调设定温度从28℃降至22℃时,空调排热平均值增加了193 W/m2,这个增值造成室外平均TS*E提高了约0.23℃.     

中小城市昼夜热岛强度变化及驱动因素研究

利用2014—2017MODIS地表温度8d合成产品(MOD11A2、MYD11A2),计算中小城市淮南市的热岛强度,运用灰色关联分析法,定量分析昼夜各驱动因素与热岛强度的关系。研究结果表明:1)淮南市昼夜热岛强度的四季变化均较为明显,存在差异;2)淮南市昼夜热岛强度的年际变化白天热岛强度大于夜间;3)昼夜热岛强度驱动因素与热岛强度关联度排序不同,昼夜关联度最大的分别是工业总产值和年平均风速;4)自然因素和人为因素共同影响淮南市热岛强度。     

使用控温材料降低中国北方建筑能耗的模拟研究

控温材料(TCM)可在日间储热供冷、夜间放热蓄冷,从而降低房屋的控温能耗.本研究通过Energy Plus模拟软件构建模拟房,优化TCM材料在房屋墙体中的嵌入方式,探索其在我国五大气候区25个代表城市建筑中的降耗效果.结果表明,我国北方的寒冷和严寒地区昼夜温差较大,适宜TCM材料特性的发挥,TCM的使用可以显著降低建筑...     

城市建设强度与热岛的相关性——以重庆市开州区为例

城市建设强度是城市热岛形成与演变的主要驱动因素,为了揭示两者之间的量化关系,以重庆市开州区为例,在用地地块、规则网格和建筑斑块3个空间尺度上,使用ArcGIS提取地表温度（LST）与建设强度指标,利用SPSS分析其相关性并构建多元回归模型。结果表明：用地地块尺度上,LST与绿化率、建筑密度和容积率之间均呈现显著的负相关,与建筑底面积和总建筑面积之间均呈现显著的正相关。规则网格尺度序列上,LST与建设强度各指标之间的相关性系数随网格面积的增大而增大,在840 m网格时达到最大值;总体上LST与绿化率之间呈显著的负相关,与建筑密度和容积率之间呈显著的正相关。建筑斑块的尺度上,LST与建筑层数之间有显著的负相关关系,与总建筑面积之间有显著的正相关关系。城市建设强度直接或间接影响了城市热岛的形成与演变,而相关分析发现,建设强度指标并非都与LST之间呈正相关关系,这表明城市热岛除受建设强度的影响外,还受区域气候、城市形态、城市性质、交通方式以及建筑材质与色彩等多种因素的协同影响,是一个非线性的复杂过程。     

冬季城市湿环境测试研究

为了掌握城市冬季空间湿环境分布特征,在冬季晴朗微风的天气条件下,以汽车流动观察法,用自记式温/湿度计分别在昼间和夜间测试了西安城区280个点的温度和相对湿度值,对测试数据进行时间修正后,绘制出城区等湿度线.分析调查结果后发现:西安冬季存在弱"干岛"效应,昼间的干岛强度约为0.3(g/kg.干空气),夜间则为0.4~0.5(g/kg.干空气);受下垫面性质影响,空气含湿量在空间分布上存在南郊大于城市中心和北郊;但在时间分布上没有出现明显的"干岛"和"湿岛"昼夜交替现象.受城市"热岛"造成的城市空气温度分布影响,空气相对湿度具有明显的由市区向郊外逐渐增大的趋势.     

杭州市主城区VOCs污染特征及影响因素

采用在线气相色谱仪,2013年在杭州市主城区对56种挥发性有机物（VOCs）开展1年的连续观测. 研究VOCs组成、季节变化特征和日变化规律,总VOCs年均体积分数为42.1×10^?9,其中烷烃占54.0%,烯烃占23.4%,芳香烃占14.4%,炔烃占8.2%. 日变化规律表现为夜晚体积分数高于白天,在14:00达到全天最低值. 分析VOCs特征物种发现,机动车尾气可能是主城区VOCs的主要来源. 丙烯等效体积分数和臭氧生成潜势（OFP）均表明,VOCs反应活性较大的是烯烃,对OH活性和OFP的贡献率均超过60%,其次芳香烃和烷烃. 分析气象要素与VOCs体积分数关系发现,在11~40 °C下VOCs体积分数随着温度的升高而降低,与湿度有明显的正相关. 光照对VOCs体积分数的影响较大,降水对VOCs的冲刷不明显. 杭州全年以东风、北风为主导风向,但不同风向下的VOCs体积分数分布规律不明显. 不论是主导还是非主导风向,VOCs体积分数始终随着风速的增大而减小,对于不同季节,风速影响幅度依次是秋季>冬季>春季>夏季.     

Generalized constructal optimization of strip laminar cooling process based on entransy theory

A strip laminar cooling process is investigated in this paper. Entransy theory and generalized constructal optimization are introduced into the optimization. Total water flow amount(WFA) in the laminar cooling zone(LCZ) and complex function are taken as the constraint and optimization objective, respectively. The entransy dissipation(ED) and maximum temperature different(MTD) of the strip are simultaneously considered in the complex function. WFA distributions of the headers in the LCZ are optimized. The effects of the total WFA, strip thickness and cooling water temperature on the optimal results are analyzed.The optimal cooling scheme is the eleventh cooling mode for the considered total 257 cooling schemes, and the complex function,ED and MTD of the strip are decreased by 11.59%, 5.59% and 17.58% compared with the initial cooling scheme, respectively.The total WFA and strip thickness have the obvious influences on the optimal cooing scheme, but the cooling water temperature has no influence in the parameter analysis range of this paper. The “generalized optimal construct” derived by minimum complex function shows a compromise between the energy retention and quality of the strip.     

Efficient design method for the low correlation zone orthogonal polyphase code

Multiple input multiple output (MIMO) radar can fundamentally improve radar performance by using the orthogonal polyphase code with a low correlation zone(LCZ) in some conditions. A novel approach based on the prediction model is proposed to design such orthogonal signals more efficiently and more effectively than the traditional optimization method. An initial polyphase code set with a short code-length is randomly generated as a basis first, and then minimizing the weighed energy of autocorrelation sidelobes and cross-correlation in the LCZ to predict the next code of each signal continuously, until reaching any appointed code-length. Compared with the common optimization methods, the computational complexity is lower due to the recursive calculation of the correlation function, and especially, the obtained waves have a lower autocorrelation peak sidelobe and cross-correlation peak, meeting the deduced theoretical bound of the ratio of peak sidelobe to mainlobe.     

Diurnal variations of the planetary boundary layer height estimated from intensive radiosonde observations over Yichang,China

By using the eight-times-daily sampling data from an intensive radiosonde observation campaign at Yichang(111°18′E,30°42′N),China in August 2006 and January 2007,the diurnal variation of the planetary boundary layer height determined by using a bulk Richardson(Ri)number approach,was studied in this paper.It was found that the boundary layer heights in both summer and winter months showed diurnal changes and the daily cycle was deeper in summer,which agreed well with the previous studies;the monthly averaged height was 103–1112 m and 89–450 m in summer and winter,respectively;the morning rise began at 0700 LT/1000 LT in summer/winter and the evening transition occurred at 1900 LT in both seasons;the maximum height occurred in the afternoon for most cases,except some peaks found in the winter night;the surface temperature and relative humidity dominated the variations of summer height,while the diurnal variation shown in January 2007 might have some connections with the dynamical processes in the lower troposphere,besides the surface effects.     

基于LCZ的湿热地区典型城市局部空间格局特性研究

城市化建设的快速发展使得城市街区尺度区域形成了复杂多样的空间格局,影响了城市局部区域的微气候特性.本文从量化城市地表要素对局地气候影响的视角出发,提出了基于街区边界和区域内空间特性指标计算的局部气候分区(Local Climate Zone,LCZ)划分方法,该方法面向街区单元,较好地描述了街区尺度局部区域的精细化空间...     

两种错流旋转填料床气相压降对比和分析

旋转填料床气相压降是旋转填料床应用和设计的一项重要指标。目前应用的错流旋转填料床按其内部结构的不同分为密封式错流旋转填料床和开放式错流旋转填料床,因其内部结构不同而导致这2种错流旋转填料床气相压降的变化规律存在差异。通过用空气-水系统对2种错流旋转填料床的气相压降进行实验研究表明,2种错流旋转填料床气相压降的共同点是气相压降都随进液量的增大而上升,旋转床在低转速下随进气量的增大而上升。不同点是密封式错流旋转填料床在一定进气量下气相压降随旋转床转速的上升而缓慢下降,开放式错流旋转填料床气相压降随转速的增大气相压降先降后升。     

长三角地区城市用地扩展及城乡热环境的特征分析

利用1993年和2004年长三角地区的卫星遥感资料,分析了该地区的3个主要区域南京、上海、苏锡常及其周边的土地利用类型变化,定量地评价城市用地扩展程度.结合2004年地表温度(LST)卫星资料,揭示了城乡LST空间分布特征及其差异.结果表明:上海、苏锡常和南京11a期间城市建设用地动态度K分别为204.0%、354.3%和99.2%,苏锡常城市扩展程度最快;不同土地覆盖类型的LST不同,城市用地LST最高,其次作物地,林地最低;城乡之间平均地表温差具有季节变化,冬季最大,而秋季最小.