108 / 2023-03-24 10:49:40

上海建筑形态对冠层风速影响的定量化数值模拟研究

形态学参数,城市冠层风速,数值模拟

城市建筑对近地面风速的影响主要原因是城市地表粗糙度增加通过拖曳作用使得城市冠层风速减小；同时城市的储热等作用还会造成城市增温，上下层大气湍流交换作用增强，导致上层动量下传，使得城市冠层风速增加。目前对两种机制缺乏定量的描述，本文基于耦合了高分辨率形态学参数的WRF模式对上海2016-2020年冬夏进行了长时间的精细化数值模拟，通过建筑全面积这一典型城市形态学参数分离了建筑形态对冠层风速的动力作用影响与热力作用影响，并给出了二者的定量化表达函数。结果表明，建筑形态对城市冠层风速影响以动力作用为主，且建筑形态对城市冠层风速的动力作用影响基本恒定，使得风速衰减约50%。建筑物形态对冠层风速的热力作用影响随着城市热岛强度的增强而增强，热力作用在强热岛条件下可使得风速增加约30%。建筑对冠层风场的动力与热力作用对冠层风速的相对贡献随着背景风速的变化而变化，随着风速的增大，建筑形态对冠层风速热力作用的贡献逐渐减小，而建筑形态对冠层风速动力作用的贡献基本保持不变。本文进一步给出了建筑形态对风速的影响与建筑物全面积和城市热岛强度之间的定量描述关系。