【摘 要】
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城市气候不仅是影响区域和全球气候的重要因素,也是影响城市宜居性的关键因素。城市化建设中,伴随着城市规模剧增、下垫面更替、建筑容积率增大,城市特有的空间形态引发的诸如城市热岛等微气候问题日益引起关注。随着计算机技术的进步,数值模式模拟技术分辨率高、可预测、低成本的特点被广泛用于研究城市热环境问题。研究城市热环境与城市三维形态间的相关性,将为城市热环境变化机制和模型模拟提供参考,对城市气候环境评估的分
【基金项目】
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山东省自然科学基金面上项目资助（ZR2018MD008）,街区尺度城市三维景观格局的大气环境效应研究；
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城市气候不仅是影响区域和全球气候的重要因素,也是影响城市宜居性的关键因素。城市化建设中,伴随着城市规模剧增、下垫面更替、建筑容积率增大,城市特有的空间形态引发的诸如城市热岛等微气候问题日益引起关注。随着计算机技术的进步,数值模式模拟技术分辨率高、可预测、低成本的特点被广泛用于研究城市热环境问题。研究城市热环境与城市三维形态间的相关性,将为城市热环境变化机制和模型模拟提供参考,对城市气候环境评估的分析过程具有重要意义。本研究以济南高新区为研究区,利用实测数据和ENVI-met 4.3数值模拟结果,探讨了不同空间尺度下城市形态参数（建筑密度、绿化率、绿化覆盖率、容积率、占空度、空间拥挤度、天空可视度）对夏季上午10:00城市热环境形成的影响机理,并基于Spearman等级相关系数分析,研究了空间形态各项指标与城市热环境间的相关性。并通过改变研究区植被种类,进一步对比分析了5类常见树种（黄金枫、洋槐、梧桐、松树和国槐）对高层居住区室外热环境的降温、增湿、节能作用,研究结论如下:（1）对比实测数据与数值模拟结果发现,监测点1的RMSE为0.73℃、MAPE为1.92%;监测点2的RMSE为1.35℃、MAPE为3.75%,误差均在允许的范围内且模拟效果良好,应用ENVI-met模拟分析城市小气候环境的研究已经比较成熟。（2）在垂直方向上,植被和建筑的三维形态对气温的影响范围不同,建筑密度、容积率、占空度、空间拥挤度在高于12.5 m时与气温呈显著正相关,绿化率、绿化覆盖率在低于12.5 m时与气温呈显著负相关。（3）商业用地在低于12.5m时,气温主要受建筑阴影的影响,建筑密度与空气温度无显著相关性,容积率和占空度与气温呈显著负相关;住宅用地由于空间布局规则,在低于22.5 m时相关性均达到了0.05的置信水平。（4）空间尺度、模型模拟的格网分辨率对城市形态与城市热环境间关系的影响较大,最佳空间尺度要根据格网分辨率、研究区域具体概况而定。7个城市形态参数中,容积率、占空度受空间尺度的影响最大,天空可视度指数则受空间尺度影响较小。（5）5类树种在7:00—18:00间的降温和增湿幅度分别在0.06～1.21℃和1.99～7.22%。其中,下午14:00梧桐的降温、增湿效果最好,其降温、增湿程度最高分别可达2.6℃、18.34%,洋槐的降温增湿效果最差。（6）不同树种的3D累积节能效益不同,在10:00-18:00内,距地面0～2 m的空间范围下,5类树种3D累积降温幅度在5.16～8.48℃,3D累积节能范围在30.92～50.89k Wh,其中梧桐节能效益最好,共累积节能50.89 k Wh。
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