基于WRF的未来(2050s)城市气候预测及适应性规划策略

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dande
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全球气候变暖已是当前最紧迫的环境危机之一,与城市化的叠加则会加剧城市热岛效应,从而导致极端高温天气的出现,严重影响城市宜居环境和居民的健康与安全。为了更好的缓解气候变暖和城市热岛效应对城市居民生活的影响,避免高温热浪事件的发生,需要通过科学的方法对全球变暖背景下的城市热岛效应进行研究,并提出适应性的规划策略。本文利用CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project phase 5)全球气候模式与中尺度气象模型WRF(Weather Research And Forecasting)进行耦合,针对RCP8.5(Representative Concentration Pathways,代表性浓度路径)情境下的大连市未来城市气候进行研究,提供高分辨率的气候变化预测数据,以此预估气候变化背景下的城市热岛潜在变化。研究利用WRF进行了两组数值模拟研究,一组为当前气候所对应的初始边界条件,另一组为未来气候对应的初始边界条件。当前气候条件下,利用GIS(Geographic Information System)将大连市现状土地利用数据转换为WRF静态地理场,通过NCEP(National Centers for Environmental Prediction,美国国家环境预报中心)的FNL(Final)气象数据驱动WRF模型,以2005年作为气候现状代表年,8月为典型月进行逐时模拟;采用5个国际气象交换站气象观测数据对WRF模拟结果进行验证,模拟数据与实测数据的皮尔逊相关系数R值在0.8-0.9之间,结果表明了WRF模型的准确性;未来气候条件下,土地利用数据保持不变,通过RCP8.5代表性浓度路径气象数据驱动WRF模型,以2041-2050年作为未来气候代表年,8月为典型月进行逐时模拟。结果表明,在RCP8.5情境下2050年大连市8月份地面2m平均温度为27.8℃;相较于2005年8月份平均温度将增加3.8℃,2044、2048年8月份地面2m平均温度为29.2℃,相较于2005年8月份平均温度将增加5.2℃。2041-2050年8月份大连市高温热浪天数达81天。将高温热浪日数叠加求平均值得到高温热浪期间平均温度,与大连市土地利用数据相叠加,得到大连市暴露度空间分布图,对大连市未来高温热浪风险进行评估。高风险区主要集中在核心区、金州城区和营城子区域,中风险区集中在旅顺城区、金州城区、西部沿海和北部沿海区域,低风险区集中在大黑山、西郊山体群、北部山区等。最后从城市规划、城市设计和城市管理层面针对热浪灾害高风险区提出适应性规划策略。城市规划包括城市气候分区、城市“冷岛”保护、构建城市通风廊道、高温避灾场所规划等。城市设计包括街道布局设计,拓宽街道、调整街道朝向利于通风,增加绿化带及隔离带缓解高温现象;控制沿海区域建筑高度、建筑密度、建筑形态和建筑群布局组合,更大限度发挥城市通风作用;通过调整下垫面材质、增加遮阳设施、降温喷雾设施和立体绿化改善区域热环境,提升局部环境热舒适。城市管理层面通过建立高温热浪预警体系、制定相关政策法规、加强公众宣传、健全医疗体系、脆弱人群保障体系来降低高温热浪灾害对城市和居民健康的影响。
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