【摘 要】
:
快速的城市化使中国主要城市的城市热岛效应(Urban Heat Island,UHI)和大气污染问题日益突出。城市热岛效应增加夏季城市居民热应力,热应力和空气污染的协同作用可能对城市运行和人体健康造成更大的威胁。随着城市发展,UHI强度(UHI Intensity,UHII)和大气颗粒物浓度可能同时增加并相互作用,产生大城市上空边界层的复杂热动力条件。虽然已有很多关于城市热岛特征及其与大气颗粒物相
论文部分内容阅读
快速的城市化使中国主要城市的城市热岛效应(Urban Heat Island,UHI)和大气污染问题日益突出。城市热岛效应增加夏季城市居民热应力,热应力和空气污染的协同作用可能对城市运行和人体健康造成更大的威胁。随着城市发展,UHI强度(UHI Intensity,UHII)和大气颗粒物浓度可能同时增加并相互作用,产生大城市上空边界层的复杂热动力条件。虽然已有很多关于城市热岛特征及其与大气颗粒物相互作用的研究,但由于观测条件的制约,研究结果仍存在较大的不确定性,特别是对大气颗粒物影响UHII的机制仍不清楚。本研究以中国30个省会城市为研究对象,结合多种环境与气象观测数据与再分析资料,定量化研究了不同时间尺度的UHII和城乡颗粒物污染差异变化特征及其区域性差异,通过对北京和30个城市(包括北京)的研究分析了不同时段PM2.5颗粒物对UHII的影响机制及其在不同季节和区域的表现。本研究对理解不同地区UHI及其与空气污染的相互作用机制具有借鉴意义,也可为UHI和城市空气污染的协同管理提供科学依据。主要研究结论如下:(1)2016~2020年中国30个省会城市UHII空间分布显示,北方地区高于南方地区,自东向西UHII在北方地区逐渐减小,南方地区逐渐增大。UHII在日出与日落前后剧烈下降和上升,并在夜间与白天保持相对稳定,夜间UHII大于白天。北方城市为冬季型UHI,在冬季夜间和夏季白天强,且具有明显季节变化;南方城市多为秋季型UHI,在夏秋季夜间和夏季白天较强,冬春季夜里较弱。UHII季节性差异呈现纬向变化,南方城市UHII季节与日内变化均小于北方城市。北方城市夜间UHII在冬季高于南方,但在夏季八月小于南方。南方城市日间UHII在春季至秋季高于北方,在冬季小于北方。(2)除乌鲁木齐外所有城市的城区颗粒物浓度均高于其周围农村地区,污染超标日数也多于郊区。省会城市城乡PM2.5和PM10浓度平均差异分别为6.63和13.06μg/m~3,农村PM2.5和PM10颗粒物浓度分别占城区的83%和84%。北方地区污染较南方更严重,北方城市PM2.5浓度在城市和农村地区分别超过南方城市16.69和15.23μg/m~3。以城乡PM2.5浓度差异构建城市污染岛强度指数(Urban Pollution Island Intensity,UPII)。空间分布上UPII在北方高于南方,华北地区最高,东北地区次高。冬季污染水平与UPII均远高于夏季;PM2.5浓度越高,UPII越大,在城市内部和城市之间这一关系均成立。(3)北京市PM2.5在夏季削弱但在冬季加强日间UHII,同时PM2.5降低夜间UHII。PM2.5影响UHII机制存在季节性差异,并受到气溶胶与辐射、蒸发以及边界层之间的相互作用调节,前两者通过感热和潜热通量改变地表能量平衡,后者影响大气稳定性和热通量交换。夏季白天,气溶胶辐射相互作用更强,城区能量平衡对PM2.5比农村更敏感,从而削弱UHII。冬季白天,气溶胶边界层相互作用为主要影响机制,颗粒物使边界层和大气更加稳定,城乡热通量交换减弱,热量在城区积聚,UHII增加。蒸发和辐射的变化加强了这种关系。在夜间,UHII的变化更多地取决于城市冠层中储存的能量。气溶胶有效地减少了白天的入射能量,夜间城市冠层的长波辐射变少,导致UHII减弱。(4)对30个省会城市的分析表明,PM2.5对UHII的影响存在区域性差异。北方PM2.5减弱夏季与冬季夜间及夏季白天UHII,增强冬季白天UHII;南方PM2.5减弱白天UHII,增强夜间UHII。气溶胶-辐射相互作用是减弱北方夏季和南方夏季与冬季白天UHII的主要原因,气溶胶-边界层相互作用影响较小,但其对北方冬季白天UHII起重要作用。颗粒物在白天减少入射辐射,但在夜间减少城市能量的逸散,前者减弱夜间UHII,而后者增强夜间UHII。颗粒物对夜间UHII的综合影响受颗粒物浓度与入射辐射强度控制。北方城市污染强且入射辐射较弱,颗粒物对白天入射能量的减少更多,城市冠层能量减少,夜间UHII减弱;南方城市污染弱且入射辐射较强,颗粒物对城市能量逸散的抑制更重要,夜间UHII增强。气溶胶-辐射相互作用使PM2.5对夜间UHII影响高于白天UHII,气溶胶-边界层相互作用则相反,使PM2.5对白天UHII影响更大。
其他文献
随着人们生活水平不断提高及生活节奏的加快,餐饮行业发展已驶入快车道,大家都选择了在外就餐、亲友相聚,如此一来,宴请宾朋机会便增多,这就为民营餐饮提出了更高的要求,同时也提供了商机。但是,由于业内的竞争较为激烈,餐饮企业发展压力大,如何去掌握顾客其心理需求并提升顾客满意度,进而增强市场竞争力,已成为餐饮企业重点研究的课题。因此,对民营餐饮企业的顾客满意度问题进行研究势在必行。本研究选取了具有广东本土
面对当前全球性的能源短缺和环境问题,实现资源的高效可循环利用,是目前资源开发中的关键环节。钢铁工业生产过程中产生大量的矿渣废料,其中伴随着相当数量的有价元素或材料。如何对这些有价成分进行恢复或加以利用引起了越来越多研究者的关注,这不仅节约金属和矿物资源,而且对于环境保护也具有重要的意义。长久以来,国内的含钛高炉渣(TB)在资源化利用处置中存在利用率低和二次污染的问题,亟需开发高效、环保的高价值利用
随着新课改的落实,在初中历史教学中,教学理念、教学模式发生了巨大的改变,教师更为关注如何培育学生学习能力、学科素养,引领学生掌握更多的学习技巧和方法。在传统历史课堂教学中,尤为关注理论传递和讲解,而在新课改理念引领下,教师要善于利用历史地图来剖析、梳理历史理论知识,增强历史课堂活动趣味性,促使学生的深度、主动探究,收获丰富的学习经验和技巧,提高初中历史课堂教学质量。文章主要是对历史地图在初中历史课
本文采用有限差分方法求解Kdv方程,利用隐式差分格式构造了行进中变化的孤立子波包模型。基于此模型数值仿真了声场的时间相关曲线。将内波传播形态不变和内波传播中破裂的情况对比发现,内波破裂情况下声场时间相关曲线进一步下降,时间相关半径减小。
土壤作为一种多孔介质广泛存在于自然界中,正确理解溶质和水流在多孔介质中的迁移和分布规律对于地下水污染防治和水肥合理施用等环境生产问题具有重要意义。但是,由于诸如土壤等多孔介质具有非均质性及较强的空间变异性,溶质在运移过程中往往呈现出不规则运移现象,同时还经常会受到优先流的影响,而且污染物的反应过程随深度变化也为研究溶质迁移问题增加了难度。为此,本文针对上述问题,从以下四个方面展开研究:基于孔隙尺度
随着温室气体排放的急剧增加,全球变暖已经成为不可忽视的热点问题。作为对气候变化响应最为敏感的地区之一,北极地区在“北极放大”效应的影响下,环境变化更为明显。环境变化通过淡水和陆源物质输入的变化、海冰消融的季节性改变和永久性海冰范围的减小、海水层化和水团运动等物理环流过程的改变,对海洋生态系统结构产生了重要影响。海洋浮游微生物包括浮游菌类(细菌、古菌)、浮游植物等,是海洋生态系统的重要组成部分,构成
湖泊富营养化问题已成为世界性的环境难题。我国自1980年以来富营养化湖泊面积增加了近60倍,而且29%的湖泊正面临营养化的威胁。磷(P)作为湖泊富营养化最重要的限制元素,其含量多少通常决定着淡水湖泊的营养化状况。湖泊中磷的循环主要受到铝、钙、铁等元素的影响。而相比于其他元素,Fe对氧化还原条件更加敏感,加之其活性比较大,Fe常被认为是控制湖泊中P固定和释放的关键元素。地下水作为湖泊生态系统重要的物
由于原油泄漏及有机溶剂不当处置,目前地下水NAPL(non-aqueous phase liquid,非水相流体)污染问题日益凸显,严重威胁到我国地下水用水安全。因为NAPL自身水溶性小,生物降解性低和界面张力高的原因,常规的修复方式难以高效快速地进行清除修复。选用助溶剂-纳米颗粒泡沫协同修复的方式,先通过泡沫驱替作用对孔隙通道中的NAPL进行驱替清除,而后对驱替之后残余的NAPL通过助溶剂的增溶
由于癌症的复杂性、多样性和异质性,许多类型的癌症至今无法完全消灭。为此,研究人员开发许多多模块探针治疗癌症。为进一步提高多模块探针的生物利用度且降低其毒副作用,迫切需要开发安全高效的多模块探针。聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission,AIE)分子由于具有优异的抗光漂白性能、量子产率高、低的背景荧光等优势,在生物医学领域发挥着越来越重要的作用。同时,多肽优异的生物降解
锚索(杆)已经成为我国水利水电工程高边坡、地下洞室和结构加固的主要手段,三峡、向家坝、溪洛渡、白鹤滩和乌东德水电站主体工程累计使用锚索约8.57万束、锚杆约957万根。由锚索(杆)和岩体边坡组成的岩体边坡锚固结构体系的安全不仅直接影响水电站运行安全,而且关系着现场工作人员及水电站附近居民的生命安全。因此开展岩体边坡锚固结构系统长期安全性评价研究有着重大意义。本文以锚固结构与岩体边坡组成的岩体边坡锚