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特大城市屋顶绿化和亮化策略对边界层气象要素和臭氧空气质量影响的数值模拟

数值模拟,臭氧,城市热岛,绿色屋顶

屋顶绿化和屋顶亮化是缓解夏季城市热岛的两种方法。这两种缓解方法的气象效应（缓解城市热岛）已得到大量研究的证实，而环境效应（对城市空气质量的影响）在很大程度上仍不得而知。本文采用WRF-Chem模式与单层城市冠层模式耦合，模拟了中国上海三次热浪和臭氧污染事件。对屋顶绿化和亮化进行了数值模拟试验，结果表明，屋顶绿化和屋顶亮化都能有效地缓解城市热岛，并且其冷却效率相似。屋顶亮化主要是通过降低地表的净辐射来达到降温效果，而屋顶绿化则主要是通过水汽蒸发造成的潜热吸收来影响地面温度。屋顶绿化和屋顶亮化都可以减少高温的持续时间和面积，但臭氧污染可能会变得更加严重。采用屋顶亮化和屋顶绿化后，城市近地面层（750米以下）臭氧浓度呈现增加趋势，而在边界层中上部（750米到2km高度）臭氧浓度减小，差别较大的时间主要在中午前后。由于热岛强度降低，城市热岛环流也被削弱，这也会影响城市上空的臭氧收支。在城市近地层，水平方向上臭氧流入城市，并且屋顶绿化和屋顶亮化会减小流入城市的臭氧通量；而在边界层中上部，臭氧水平流出城市，屋顶绿化和屋顶亮化也会抑制这一趋势。屋顶绿化、亮化都能改善城市热环境，但屋顶亮化的改善效果强于屋顶绿化，对地表温度的改善作用也更强。