城镇化背景下湿热地区城市热环境模拟与预测方法研究

The urban thermal environment in hot and humid city of our country is much severer, and the urban heat island effct is strengthening continuously, whichn not only leads to a series of problem, such as high energy consumption and harming health, but also restrict the social economic suatainable development. It is important and necessary to study the urban thermal environment simulation and prediction method in hot-humid region, both for mitigating urban heat island, improving living environment quality and assitanting the urban planning..Focused on hot-humid region of China, the present study is aimed to achieve the refinement land use data and to defined the local climate zone based on high resolution satellite remote sensing, validating and correcting the Urban Canopy Model(UCM), based on energy balance equations, by field measurements, establish the urban thermal environment simulation method by WRF coupled UCM. The Cellular automata model with neural network were introduced to predicted different urban growth scenarios. Ultimately, the simulation and prediction method is established for different urban growth scenarios. The present study is believed to provied solid bases for the design and improvement of urban thermal environments in hot-humid region of china , and provide useful referenced for another regions as well in aspects of academic study and practical application.

湿热地区城市热环境形式严峻，城市热岛效应逐年加强，由此而引发城市高能耗、城市热疾病等一系列问题，危及到经济、社会的可持续发展。开展对城市热环境的模拟预测方法研究，实现不同城市空间扩张情景下的热环境预测，将为缓解城市热岛强度、提升城市环境质量和辅助城市规划决策提供重要基础。. 本课题立足于南方湿热地区，基于卫星遥感影像获取研究区域精细化土地数据和局地气候分区的参数定义，结合实测建立以能量平衡为基础的适应于湿热地区的的城市冠层模型，再结合人工神经网络的元胞自动机模型实现不同约束条件下的城市扩张情景预测，最终建立湿热地区WRF-UCM的城市热环境模拟和预测方法，实现对现状城市及不同城市扩张情景下热环境的模拟和预测。本项目的研究，将为湿热地区城市热环境的优化和设计提供重要依据，并能为其他地区的相关工作提供借鉴。

南方湿热地区城镇化进程较快，且夏季漫长，温高湿重，城市热环境问题严峻。城市室外热环境恶化，损害了城市生活的热安全性和热舒适性。本研究的目标是建立基于精细化土地利用数据和湿热地区城市冠层模型的WRF-UCM 城市热环境模拟预测方法，结合城市扩张模型预测不同约束条件下的城市扩张情景，实现城镇化背景下不同城市扩张情景下的热环境模拟预测，辅助城市规划决策。. 研究通过遥感影像获取精细化土地利用数据和确定WRF模式模拟物理过程的参数化选择，建立精细化土地利用数据下的中尺度气象模式WRF与城市冠层模式相耦（WRF-UCM）的城市尺度热气候通用模拟方法；通过模拟结果与实测的初步对比验证与分析表明该方法可行。. 研究通过引入和修正元胞自动机城市扩张模型，实现多约束条件城市扩张情景的模拟预测。初步进行了城市冠层模型相关因素的实验。并对广州不同城市约束条件下的城市热环境进行应用，表明其可以应用于对不同城市扩张情景下的热环境模拟。. 研究采用城市局地气候分区体系，实现对广州市城市热气候高密度长期连续观测，获得了广州气温时空分布特征和变化规律，研究结果表明不同的LCZ之间气温差异表现较强的规律性和稳定性，该方法合理可用于湿热地区城市热气候的研究。. 研究利用广州市的实测数据对一个日最大城市热岛强度诊断方程进行了检验和发展，检验结果显示了原方程的精度可以接受，可以用于我国的城市热岛强度诊断。通过引进建筑密度和不透水地面比例等参数提高日最大热岛强度的诊断精度。为城市热岛强度预测提供了一条简便的方法。. 以上研究成果可用于城市尺度下的热环境的时空分布与日最大城市热岛强度的预测，可以为城市不同发展情景下的热环境模拟做出指导。