ISSN 1004-4965

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基于ENVI-met的广州市街区夏季热环境和热舒适度变化数值模拟

李海燕 孙家仁 李江波 潘蔚娟 吴晓绚 翟志宏

李海燕, 孙家仁, 李江波, 潘蔚娟, 吴晓绚, 翟志宏. 基于ENVI-met的广州市街区夏季热环境和热舒适度变化数值模拟[J]. 热带气象学报, 2025, 41(1): 55-65. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.004
引用本文: 李海燕, 孙家仁, 李江波, 潘蔚娟, 吴晓绚, 翟志宏. 基于ENVI-met的广州市街区夏季热环境和热舒适度变化数值模拟[J]. 热带气象学报, 2025, 41(1): 55-65. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.004
LI Haiyan, SUN Jiaren, LI Jiangbo, PAN Weijuan, WU Xiaoxuan, ZHAI Zhihong. ENVI-met Simulation of Summer Thermal Environment and Thermal Comfort Changes in Guangzhou Urban Blocks[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2025, 41(1): 55-65. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.004
Citation: LI Haiyan, SUN Jiaren, LI Jiangbo, PAN Weijuan, WU Xiaoxuan, ZHAI Zhihong. ENVI-met Simulation of Summer Thermal Environment and Thermal Comfort Changes in Guangzhou Urban Blocks[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2025, 41(1): 55-65. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.004

基于ENVI-met的广州市街区夏季热环境和热舒适度变化数值模拟

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.004
基金项目: 

广东省气象局科学技术研究项目 GRMC2022M21

广州市气象学会科研项目 M202218

广东省自然科学基金重点项目 2016A030311007

广东省自然科学基金面上项目 2023A1515012240

详细信息
    通讯作者:

    孙家仁,男,黑龙江省人,研究员,主要从事气候与环境研究。E-mail:sunjiaren@scies.org

  • 中图分类号: P435

ENVI-met Simulation of Summer Thermal Environment and Thermal Comfort Changes in Guangzhou Urban Blocks

  • 摘要: 基于微气候数值模式ENVI-met,模拟分析夏季高温环境下广州市街区的热环境特征及其舒适度响应。结果表明:模式能较好地再现区域温度和湿度的日变化特征(均方根误差分别为0.99 ℃、6.1%)。研究区域内下垫面绿化覆盖对行人活动高度处的温度影响很大,气象观测场硬化地面区域形成局部热岛现象温度接近38 ℃,建筑和植被遮挡形成的阴影区域出现局部降温现象;极度热区域面积(PET>41 ℃)占比为66.82%,主要出现在硬化地面区。无植被时,研究区域内温度整体升高,区域平均温度升高2.0 ℃,高温面积增加了34.4%,植被降温效应在垂直方向上可延伸至13 m;风速增幅最大1.0 m · s-1,温度较高区域面积(Mean Rediant Temperature,MRT>58 ℃)增加了36.96%;极度热区域增加了23.13%。因此,良好的风环境、有效的阴影利用、良好的绿化布局都可以优化街区室外热舒适度。

     

  • 图  1  ENVI-met模拟的区域地理位置及其土地利用类型

    图  2  研究区的卫星图(a)及其ENVI-met的3D建模效果图(b)

    图  3  ENVI-met模拟值与自动气象站观测值对比

    a、b. 2022年7月25日的气温变化曲线对比及散点图;c、d. 相对湿度的结果。

    图  4  实际方案(a)、无植被方案(b)行人活动高度处的温度分布

    单位:℃。

    图  5  图 4,但为相对湿度分布

    单位:%。

    图  6  两种方案下气温随高度的变化趋势

    单位: ℃。

    图  7  图 4,但为风速分布

    单位:m·s-1

    图  8  实际方案(a)、无植被方案(b)行人活动高度的平均辐射温度分布

    单位:℃。

    图  9  实际方案(a)、无植被方案(b)行人活动高度的PET分布

    单位:℃。

    图  10  2022年7月25日14:00 PET>41 ℃面积百分比随高度变化

    表  1  ENVI-met模型输入参数

    气象参数 自动气象站逐时空气温度、相对湿度、风速、风向、云量
    高空(2 500 m高度)空气比湿为10.73 g·kg-1
    气象观测站地面粗糙度默认为0.1 m
    植物 树高5 m,简单落叶型
    树高10 m,简单落叶型
    树高15 m,简单落叶型
    草高0.5 m,LAD=0.3 m2·m-3
    建筑 墙:K=1.5 W·m-2·℃-1
    屋顶:K=1.5 W·m-2·℃-1
    地面构造及热物性 砖路(KK)粗糙度:0.01,反照率:0.5,发射率:0.9
    沥青路(ST):10 cm沥青-土壤,粗糙度:0.01,反照率:0.2,发射率:0.9
    土壤初始状态(温度/湿度) 0~20 cm:293 K/65%;20~50 cm:293 K/70%;50~200 cm:292 K/75%;200 cm以下:291 K/75%
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-28
  • 修回日期:  2024-11-28
  • 网络出版日期:  2025-05-17
  • 刊出日期:  2025-02-20

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