城市綠化的氣象效應和環境效應及其相互作用研究

《城市綠化的氣象效應和環境效應及其相互作用研究》是依託南京大學，由劉紅年擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：城市綠化的氣象效應和環境效應及其相互作用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉紅年
• 依託單位：南京大學

項目摘要

城市綠化作用因其對輻射傳輸、地表能量等方面影響因而具有重要的氣象效應，同時因其能排放揮發性有機物以及促進大氣污染物乾沉降因而具有重要的環境效應，城市綠化的兩種效應之間還存在著複雜的相互作用。本項目擬發展能綜合考慮城市森林的氣象效應和環境效應的城市森林參數化方案，並與多尺度城市邊界層模式耦合，建立線上耦合的城市邊界層-植被-化學-輻射模式系統，通過觀測資料綜合分析和敏感性數值試驗等多種手段，以長三角典型綠化城市南京為研究區域，研究城市綠化的綜合氣象效應和環境效應，揭示兩種效應的相互作用機理，弄清城市綠化綜合影響的時空尺度特徵和關鍵影響因子，評估典型綠化樹種、綠化方案、綠化率對城市氣象環境的綜合影響。通過本項目的研究，能系統地認識並量化城市綠化對城市氣象特徵及環境效應的綜合影響及相互作用機制，提高城市氣象環境的數值模擬能力，為城市規劃提供科學依據，具有重要的科學意義和實際套用價值。

結題摘要

城市綠化作用因其對輻射傳輸、地表能量等方面影響因而具有重要的氣象效應，同時因其能排放揮發性有機物以及促進大氣污染物乾沉降因而具有重要的環境效應。本項目發展了能綜合考慮城市森林的氣象效應和環境效應的城市森林參數化方案，並與多尺度城市邊界層模式耦合，建立線上耦合的城市邊界層-植被-化學-輻射模式系統，以長三角典型綠化城市為研究區域，研究城市綠化的綜合氣象效應和環境效應。 研究發現，城市植被分布特徵可以緩解夏季高溫天氣的不利影響，可使該地區夏季日平均氣溫下降約0.4℃，降溫效果在中午最明顯，可使中午最高氣溫下降約0.8℃。樹木對周圍環境的降溫效果優於草地。當城市樹木覆蓋率達到40%時，其降溫效果就可以超過人為熱的影響。城市大面積綠色生態區對下游城區的溫度、相對濕度和風速的影響可達2-4Km。研究發現，城市屋頂綠化、綠地灌溉、植被綠洲效應對城市氣象要素，特別是潛熱通量的模擬有很大改進，能顯著減小白天的風速，溫度、感熱通量的正偏差，以及比濕，相對濕度、潛熱通量的負偏差。綠洲效應使得地面2米溫度（地表溫度）在商業區和低密度區分別減小約0.5（1.2）和1.0（3.5）°C, 比濕分別增加0.3和0.5 g/kg，而且對低密度地區影響顯著（＞50%）。屋頂綠化對商業區和高密度地區影響接近（貢獻各約30%，35%,30%）。城市綠化使得城市地區感熱通量減小而潛熱通量增加，潛熱通量的增加比感熱通量略大5~10W/m2, 因此導致淨輻射略微增加。綠洲效應模擬的商業區和低密度區潛熱增加最多約30和70w/m2。城市綠化對城市空氣污染有重要影響。城市植被的引入會導致局地污染物乾沉降通量的明顯增加，且針葉林表面乾沉降通量的增加最明顯。當樹木覆蓋率達到40%時，市區各主要大氣污染物的日平均濃度下降幅度可達9.7%（SO2）、11.6%（NO2）、14.0%（O3）、5.5%（PM10）以及4.0%（PM2.5）。 通過本項目的研究，系統地認識並量化城市綠化對城市氣象特徵及環境效應的綜合影響，提高城市氣象環境的數值模擬能力，為城市規劃提供科學依據，具有重要的科學意義和實際套用價值。