近年来我国城市化进程不断加快,建筑物制冷系统的排热对城市气候的影响越来越大。本文针对这一现状,对建筑物能量模式BEM进行改进和参数敏感性试验,实现了BEM与WRF/Noah/SLUCM的耦合,开展了北京地区建筑物制冷系统人为热排放与城市气象环境相互作用的定量分析。以2010年8月6-7日为例(北京地区夏季典型晴天个例),分析发现：不同用途建筑物的用电量日变化特征不同,用电量与气象因子(主要是气温)存在相关性。在此基础上,从不同空调种类所占比例及每种空调制冷系统的感热与潜热排放比例的不同等方面,改进了建筑物能量模式BEM (Building Energy Model),对制冷系统(空调)能耗和排热进行模拟。首先,基于用电量日变化特点模拟不同用途建筑物的排热情况,分析表明：建筑物空调制冷系统负荷中,窗墙传热占60%以上,人员、设备产热占30%,通风设施传热占5-6%；其次,对影响建筑物排热量较大的一些参数进行敏感性测试,建筑参数中建筑物高度对排热的影响最大,从18.3m降低到12m和6m,排热量分别可减少24.3%和49.6%,紧随其后的是墙体传热系数和新风系数的影响,而空调设定参数中设定温度从25℃下降1℃,空调制冷系统排热猛增94.4%；再次,根据我国夏季各种类型空调占比情况,计算出空调排热中感热、潜热分别为12.69W m-2和45.87W m-2(约占22%和78%),为建筑物排热对城市气候影响研究提供了基础数据。通过修改WRF模式(Weather Research Forecasting Model)变量注册表、驱动层、中间层、模式层、参数与控制变量设置等方面,实现了BEM与WRF/Noah/SLUCM (Single Layer Urban Canopy Model)的耦合。在线耦合模拟结果分析表明,模式在不加入人为热时,对北京城市夏季夜晚的热岛模拟偏弱,且基本无法模拟出夏季白天的热岛效应,而WRF模式中加入城市人为热排放后,城市热岛的强度以及范围的模拟都有明显改善。加入建筑人为热排放对气温、热通量、边界层高度等的模拟效果均有不同程度的改进。加入建筑人为热的case2,下午15时,2m气温大约有0.2-0.4℃的增幅,中心城区的比湿增加了0.5-0.9g·kg-1,向上感热通量增加20-35W m-2,地表潜热通量增加80-140Wm-2,水汽通量增加0.055g·m-2s-1,边界层高度增加100-150m,且傍晚边界层高度开始下降的时间推迟了约1h。加入建筑人为热后气温等气象条件的变化会对建筑物制冷系统能耗及人为热排放产生影响。case2比case1能耗增加了1.11%-3.33%,建筑物制冷系统排放的感热强度增大了0.67%-1.67%,地表潜热强度增大0.625%-1.56%。本研究表明,在中尺度模式中加入建筑物制冷系统的人为热排放,能够改进对近地层气象要素的模拟效果,尤其是对极端高温等特殊天气条件下气温水平分布及时间变化的模拟能力,为城市热岛效应的形成机理研究、城市规划中热岛效应适应与减缓措施的制定、以及电力部门能耗的评估与调度等提供了研究基础和数值模式工具。