城市下垫面非均匀性的量度、特征尺度及与大气边界层的耦合-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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城市下垫面非均匀性的量度、特征尺度及与大气边界层的耦合

项目名称：城市下垫面非均匀性的量度、特征尺度及与大气边界层的耦合
项目类别：面上项目
批准号：41175015
申请代码：D0502
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：苗世光
依托单位：中国气象局北京城市气象研究所
批准年度：2011

中文摘要：

本项目拟针对城市复杂下垫面的多尺度非均匀性特征，采用观测分析与数值模拟相结合的方法，将分数维作为描述"城市地表"这一复杂曲面的定量指标，开展如下研究1.城市下垫面非均匀性的量度及特征参数研究采用城市GIS资料和遥感图像，研究城市地表的分数维及分类方法；针对城市冠层模式的需求，建立不同非均匀程度城市地表的特征参数表。2.城市下垫面的动力和热力特征尺度研究通过城市尺度的建筑物可分辨数值模拟，采用谱分析的方法，研究城市地表的动力特征尺度；通过遥感估算地表亮温和城市地区的加密观测，分析城市地表的热力特征尺度。3.城市下垫面与大气边界层的耦合采用多普勒激光雷达等探测资料和数值模拟，综合分析城市边界层湍涡结构与地表非均匀性特征之间的对应关系，研究城市地-气耦合过程及对其进行精细模拟的方法。本项研究将推进非均匀下垫面大气边界层研究和大气多尺度相互作用研究的深入，提高城市气象的精细模拟与预报能力。

中文主题词：城市地表；非均匀性；量度；特征尺度；大气边界层

英文摘要：

Urban surface；Inhomogeneity；Measurement；Characteristic scale；Atmospheric boundary layer

英文主题词： Urban surface；Inhomogeneity；Measurement；Characteristic scale；Atmospheric boundary layer

结论摘要：

本项目针对城市复杂下垫面的多尺度非均匀性特征，采用观测分析与数值模拟相结合的方法，将分数维作为描述“城市地表”这一复杂曲面的定量指标，开展了如下5个方面的研究工作1、城市下垫面非均匀性的量度、特征参数及特征尺度研究；2、城市下垫面非均匀性及与大气边界层耦合的观测分析；3、城市下垫面非均匀性的数值模拟方法研究；4、城市非均匀下垫面与大气边界层的耦合过程研究；5、在精细预报及城市规划中的应用研究。主要成果包括 1、引入分数维定量表征城市下垫面的非均匀性，建立了城市高分辨率下垫面特征参数数据集，分析了城市下垫面非均匀性的特征尺度； 2、基于观测资料，分析了城市复杂下垫面地表能量平衡特征、北京城区近地面气象要素精细化时空分布特征、大气污染对北京城市和郊区辐射收支的影响； 3、发展了城市下垫面非均匀性的数值模拟方法，主要包括建立了基于分数维的城市非均匀下垫面精细模拟方法、发展了城市地表潜热通量数值模拟方法、发展了建筑物能量模式并与城市冠层模式耦合、模拟研究了北京地区城市环境对云和降水的影响、建立了WRF-EULAG耦合模拟系统； 4、从北京夏季晴天边界层特征及城市下垫面对海风影响、不同热岛强度下北京城市下垫面对夏季对流性降水影响这两个方面，研究了城市非均匀下垫面与大气边界层的耦合过程； 5、项目研究过程中，积极将研究成果应用于城市精细数值天气预报、城市规划气候可行性论证和城市大气环境应急响应工作中，实现了准业务化稳定运行，取得了较好的效果。该研究将推进非均匀下垫面大气边界层研究和大气多尺度相互作用研究的深入，提高城市气象的精细模拟与预报能力。

成果综合统计