本書以我國城市化帶來的城市擴展對城市微氣候影響為線索,以夏熱冬冷地區(qū)的長江中游氣候為背景,針對國家中心城市武漢市用地現(xiàn)狀、2020年城市用地目標及城市繼續(xù)發(fā)展目標為依據(jù),從氣候適應性出發(fā),以城市土地使用性質(zhì)為研究對象,采用勘查、實測與計算機大數(shù)據(jù)氣象模擬[基于城市冠層模型(UCM)的中尺度氣象模擬(WRF)]等研究方法對夏季城市的氣候狀況進行量化研究。本書將氣象學的研究方法滲入城市規(guī)劃的研究中,以區(qū)域大氣環(huán)境為城市的氣候背景,營造出目標城市的氣候情景模式,然后再針對城市下墊面的改變(城市土地的不同利用)對整個城市的微氣候影響進行研究。
通過對武漢市實地的研究調(diào)查,就城市發(fā)展,即建設用地向高空和周邊蔓延,對城市氣溫場和風場的影響展開研究,重點關注武漢市下墊面用地屬性變化、空間形態(tài)變化對城市熱環(huán)境的影響。本書理論與實踐結(jié)合的寫作方式也會受到更多行業(yè)從業(yè)人員的歡迎,其理論的啟發(fā)性也具有一定的學術研究價值。
前 言世界正在經(jīng)歷著史上大的城市增長浪潮,2008年已有50%以上的人口生活在城鎮(zhèn),使得城市的環(huán)境問題愈發(fā)突出。上世紀八十年代起,中國的城市建設也步入了一個迅速發(fā)展的時代。隨著城市化的迅猛發(fā)展,區(qū)域結(jié)構(gòu)的深刻變革,人口容納能力以及建成區(qū)面積的增加,城市的形態(tài)、特征、資源、環(huán)境、生態(tài)狀況也發(fā)生了突變。城市邊緣地帶更由單一模式向著多元化、復雜化、擴大化趨勢行進。城市氣候和空氣質(zhì)量明顯下降,五島效應更加顯現(xiàn)。武漢市是中國的夏熱、冬冷地區(qū)氣候特點相當突出的城市,與世界同緯度其他地區(qū)相比城市氣候問題尤其尖銳,近30-40年來由于城市的高速的發(fā)展,城市的空間布局、空間形態(tài)及下墊面性質(zhì)發(fā)生了很大的變化,交通負荷愈來愈重,中心城區(qū)及城市邊緣區(qū)氣候環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)明顯的下降趨勢,更加劇了建筑的能耗,形成了城市大氣環(huán)境的惡性循環(huán)。 城市建設用地擴張對城區(qū)熱環(huán)境影響的研究一書是針對武漢市快速增長狀態(tài)下氣候問題的研究、也是對緩解與改善方式的探索。武漢被長江、漢水分割為兩江三地,城市的東南部為高新技術開發(fā)區(qū),是城市土地擴張的首選部位,也是城市夏季主導風向的方位。為了使得研究更具有針對性,本研究選擇了城市東南部進行。研究以武漢市用地現(xiàn)狀、武漢市2020城市總體規(guī)劃、武漢市主城區(qū)用地建設強度管理暫行規(guī)定和武漢市多年氣象資料為依據(jù),從城市的氣候適應性出發(fā),以城市東南部邊緣區(qū)土地為研究對象,采用資料收集、城市形態(tài)學分析、勘查與實測、計算機大數(shù)據(jù)氣象模擬、數(shù)據(jù)整理與比對等研究方法,對武漢市夏季氣候的熱環(huán)境狀況進行了深入細致的研究。主要包括:武漢市夏季氣候現(xiàn)狀研究;城市東南部邊緣區(qū)的用地強度變化對城市熱環(huán)境影響研究、城市東南部用地范圍擴張對城市熱環(huán)境影響研究、城市東南部通風廊道的不同模式設置對城市熱環(huán)境影響研究等。通過一系列的量化數(shù)據(jù)的比對,揭示城市邊緣區(qū)擴張與城市熱環(huán)境的內(nèi)在關系,探索適宜的城市通風廊道設計策略,為低碳、節(jié)能、環(huán)保的城市建設提供切實可行的科學依據(jù)。本書共八章,大體涵蓋了理論依據(jù)、案例研究和策略構(gòu)建及部分的內(nèi)容。第1章:主要介紹了城市氣候與城市熱環(huán)境的基本概念,城市氣候?qū)W的研究動態(tài),城市氣候?qū)W的研究對象、任務、內(nèi)容,以及本書的研究內(nèi)容和框架。第二章:主要介紹城市氣候及熱環(huán)境的影響要素。第三章:介紹了本書所研究的案例城市基本概況及研究所采用的方法與原理。第四章:以實測的方法對武漢城市熱環(huán)境現(xiàn)狀進行了研究與分析,并以實測結(jié)果驗證了基于城市冠層模型的中尺度氣象模擬的可行性。第五章:以現(xiàn)狀(2014年)用地為基準,針對2020年城市建設用地目標值的增量進行用地強度變化對城市熱環(huán)境影響進行研究。第六章:以現(xiàn)狀(2014年)用地為基準,針對城市建設用地不斷向外擴張對城市熱環(huán)境影響進行研究。尋找氣溫、風向、風速、能量平衡等與下墊面屬性的內(nèi)在關系,揭示下城市邊緣區(qū)下墊面屬性特征對城市氣候的影響機理。第七章:設置了城市邊緣區(qū)通風廊道的多種模式,通過對幾種模式的氣象模擬,尋找城市氣候改善的邊緣區(qū)通風廊道優(yōu)化模式和優(yōu)化布局策略。
李雪松,女,籍貫遼寧,華中科技大學工學博士,湖北工業(yè)大學副教授,主要研究方向為生態(tài)城市與城市氣候研究。發(fā)表近十篇國內(nèi)外學術期刊論文,獲得兩項省、部優(yōu)獎。主持省級科研基金兩項,參與國家基金項目一項。
第一章 緒論
第一節(jié) 城市氣候與城市熱環(huán)境
第二節(jié) 城市氣候?qū)W的研究動態(tài)
第三節(jié) 城市氣候?qū)W研究對象、任務、內(nèi)容
第四節(jié) 本書的研究內(nèi)容和研究框架
第二章 城市氣候及熱環(huán)境的影響要素
第一節(jié) 日照和輻射及其特征
第二節(jié) 城市風場及其特征
第三節(jié) 濕度與蒸散#霧霾與空氣污染
第四節(jié) 城市下墊面與城市熱環(huán)境
第三章 目標城市概述與研究方法介紹
第一節(jié) 目標城市概述
第二節(jié) 基本研究方法介紹
第三節(jié) 本書采用的研究方法介紹
第四章 武漢城市熱環(huán)境實測現(xiàn)狀研究
第一節(jié) 基于實測的武漢市夏季熱環(huán)境現(xiàn)狀研究
第二節(jié) 基于實測的武漢市冬季熱環(huán)境現(xiàn)狀研究
第三節(jié) 兩條實測路段冬#夏的熱環(huán)境狀況比較
第四節(jié) 基于實測研究的城市熱環(huán)境問題總結(jié)
第五節(jié) 基于實測的WRF模擬驗證
第五章 武漢城市用地強度變化的熱環(huán)境研究
第一節(jié) 模擬案例設定
第二節(jié) 城市邊緣區(qū)建設用地強度變化的城市氣溫狀況分析
第三節(jié) 邊緣區(qū)建設用地強度變化的城市風環(huán)境狀況分析
第四節(jié) 典型區(qū)塊各案例熱環(huán)境狀況比較
第五節(jié) 城市中心區(qū)至邊緣區(qū)溫度變化分析
第六節(jié) 本章小結(jié)
第六章 邊緣區(qū)建設用地擴張的城市熱環(huán)境影響研究
第一節(jié) 模擬案例介紹
第二節(jié) 邊緣區(qū)建筑用地擴張的城市氣溫場狀況分析
第三節(jié) 邊緣區(qū)建筑用地擴張的城市風環(huán)境狀況分析
第四節(jié) 采樣點各案例熱環(huán)境狀況比較
第五節(jié) 城市中心區(qū)至邊緣區(qū)溫度變化比較
第六節(jié) 城市下墊面變化區(qū)全天能量平衡日變化曲線比較
第七節(jié) 本章小結(jié)
第七章 城市邊緣區(qū)通風廊道模式對城市熱環(huán)境影響
第一節(jié) 城市通風廊道概述
第二節(jié) 模擬案例設定
第三節(jié) 通風廊道各模式的氣溫狀況比較
第四節(jié) 通風廊道各模式的風環(huán)境比較
第五節(jié) 總結(jié)與策略
第八章 結(jié)論與展望
第一節(jié) 結(jié)論
第二節(jié) 創(chuàng)新點
第三節(jié) 未來與展望
附錄 關于WRF模式中耦合城市冠層模型UCM之概述
參考文獻