应用城市冠层模式与WRF模式耦合研究城市化效应的开题报告

应用城市冠层模式与WRF模式耦合研究城市化效应的开题报告一、研究背景和意义随着城市化进程不断加快，城市化效应在大气环境、气候变化、水循环等方面产生了显著影响。城市群地区的大气环境质量问题日益凸显，尤其是雾霾频发、酸雨问题等，这既是空气污染线源排放，也与城市化扩张后形成的城市热岛效应、大气稳定度减弱等因素有关。因此深入了解城市化对大气环境影响的机理与规律，并创新城市大气环境模拟方法，对减轻城市化带来的环境压力及提升城市气象预报能力具有重要意义。城市化效应是影响城市化地区大气环境的关键因素之一，城市群的城市化程度与地形、气象条件等因素相互作用下会共同影响大气环境。因此，耦合城市冠层模式与WRF模式对于研究城市化效应的影响机理具有重要意义。二、研究内容本文将采用城市冠层模式（UCM）对城市群地区的城市化影响进行分析，进而与WRF模式耦合，综合考虑城市冠层与大气相互作用的影响，从空气污染、城市内部能量平衡及地面温度、城市化扩张等方面研究城市化效应。具体内容包括：1.基本原理及方法：介绍城市冠层模式（UCM）与WRF模式耦合的基本原理以及研究方法，包括模拟区域的选取、物理参数的设定等。2.城市热岛效应：利用UCM对城市化过程中形成的城市热岛效应进行模拟并定量分析其影响范围、持续时间以及影响因素等。3.大气污染：采用WRF-Chem模式，结合UCM预测城市群地区的污染物浓度空间分布及时变化特征，定量分析城市化对大气污染的影响。4.气象条件：利用WRF模式模拟城市群地区的气象条件，并与UCM耦合，分析城市化对气象条件的影响。5.地面温度：UCM能够对城市热岛效应下的地表能量平衡进行模拟，可以预测不同城市化程度下的地表温度变化，定量分析城市化对地表温度的影响。6.城市化扩张：基于城市群陆地利用数据，利用WRF模式模拟城市化扩张对大气环境影响的时空特征，并结合UCM对其进行评估。三、研究意义和创新点1.本文采用UCM与WRF模式耦合的方法，能够同时考虑城市冠层与大气相互作用的影响，更准确地模拟城市化对大气环境的影响机理。2.通过对城市热岛效应、大气污染、气象条件、地表温度及城市化扩张等方面的研究，可深入了解城市化对当地大气环境的影响机理及规律，为解决城市化带来的环境问题提供科学依据。3.本文研究方法较为全面和细致，可以为城市化效应评价及其对大气环境的影响预测提供新思路和研究方法。四、参考文献1.LiY.,SunJ.,SongJ.,ZhuT.(2016)Influenceofurbancanopymodelsonthesimulationofheatanddowntownozoneislands.InternationalJournalofBiometeorology60(3),363-372.2.GaoH.,GaoJ.,FuJ.S.,LiuY.,ZhangJ.(2013)TheeffectofurbancanopymodelsandboundarylayerschemesonairqualitymodelinginBeijing-Chengduregion.AtmosphericEnvironment80,48-60.3.CuiY.,HeM.,MaoJ.,WangY.,WangH.(2017)Quantifyingtheimpactsofurbanizationonregionalclimatethroughcouplingurbanandregionalatmosphericmodels:AcasestudyovertheBeijing-Tianjin-HebeiregionofChina.AtmosphericEnvironment167,12-27.4.SchatzmannM.,RotachM.,JerminiM.(2017)High-resolutionsimulationsofheatandpollutantdispersioninurbanareas,usingtheLES-UCMandLES-CFDmodels.AppliedEnergy190,858-873.5.LeeM.Y.,ChoiY.H.,RyuY.H.(2015)Numericalstudyontheroleofurbanizationinregulatingprecipitationoverthe