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2022年夏季武汉市三类空间气温时空变化分析

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气象与环境学报 2024年第2期40卷 51-58页

作者：刘火胜昝嘉惠成雅田余乾慧吴昌广武汉市公共气象服务中心湖北武汉430010 华中农业大学园艺林学学院湖北武汉430070

选用2022年6—8月武汉市都市发展区89个自动气象站逐时气温观测资料,分析该地区夏季三类空间(城镇、农业、生态)夏季不同天气条件下的气温变化,探究高温天气事件对三类空间气温的空间分布及生态、农业空间对城镇空间气温的影响。结果表... 详细信息

选用2022年6—8月武汉市都市发展区89个自动气象站逐时气温观测资料,分析该地区夏季三类空间(城镇、农业、生态)夏季不同天气条件下的气温变化,探究高温天气事件对三类空间气温的空间分布及生态、农业空间对城镇空间气温的影响。结果表明:高温日、非高温日的城镇、农业、生态三类空间气温均为05—06时逐时平均气温最低,14—16时最高的昼间变化趋势。高温天气事件显著增加了三类空间的夜间气温,其中城镇空间的夜间气温增幅最大,为4.5℃。三类空间气温类间差异在高温日最大,在阴雨日最小。三类空间气温在高温日和非高温日的夜间均存在显著的空间分布异质性,形成了气温由中心城区向边缘区逐渐递减的圈层结构,而三类空间的昼间气温差异较小。高温日、非高温日的生态、农业空间对其临近城镇空间的降温作用在日出前后、夜间最显著,两类空间对城镇空间的降温强度在高温日大于非高温日。

关键词：高温日气温增幅气温差

基于局地气候分区的武汉市城市热岛时空分异特征

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华中农业大学学报 2023年第4期42卷 98-106页

作者：刘火胜李思韬宛浩凯余乾慧吴昌广武汉市公共气象服务中心武汉430040 华中农业大学园艺林学学院武汉430070

为精细化评估武汉市城市热岛时空分异特征以辅助气候适应性设计工作,基于局地气候分区(local climate zone,LCZ)体系对武汉中心城区气温进行观测,分析了连续3 a夏冬时段的6类建筑空间和3类自然空间热岛强度(urban heat island intensity... 详细信息

为精细化评估武汉市城市热岛时空分异特征以辅助气候适应性设计工作,基于局地气候分区(local climate zone,LCZ)体系对武汉中心城区气温进行观测,分析了连续3 a夏冬时段的6类建筑空间和3类自然空间热岛强度(urban heat island intensity,UHII)的时空分异,并探讨了不同LCZ类型的日平均UHII差异、逐时UHII变化及同种LCZ类内UHII差异及其影响因素。结果显示:各LCZ在夏冬两季可保持稳定日平均UHII类间差异,其中建筑高度越高的LCZ类型其UHII越高,特别是开阔高层(LCZ 4)和开阔中层(LCZ 5),而稀疏树林(LCZ B)、茂密树林(LCZ A)、开阔低层(LCZ 6)和零散建筑(LCZ 9)总体保持0℃以下;UHII逐时变化方面,LCZ A与其他LCZ类型存在明显差异,日出后8 h范围内LCZ A表现为快速上升后下降,其他类型则呈快速下降后稳定上升趋势;单日内,各LCZ的UHII呈“夏强冬弱、昼弱夜强”的特性,其中LCZ 9与LCZ A能够长时间维持“城市冷岛”效应以缓解局部热环境,而LCZ 4是唯一夏冬两季UHII均保持在0℃以上的类型;具有中层高度特征的LCZ 2和LCZ 5表现出显著的类内UHII差异,同类LCZ位于城区中部地块受城市冠层通风阻碍的影响其UHII比城区边界地块高。研究结果表明,LCZ类间UHII差异在夏冬两季稳定存在,而LCZ类内UHII显著性差异主要受武汉城市空间结构的驱动,密集的中心城区由于通风效能低下和人为热排放频繁而更易于导致局部高温。

关键词：局地气候分区城市热岛空气温度热岛强度

行道树冠形对街谷内流场及PM_(10)浓度场的影响

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生态科学 2023年第5期42卷 159-168页

作者：肖乾坤李思韬成雅田吴昌广华中农业大学园艺林学学院风景园林系武汉430070 农业农村部华中都市农业重点实验室武汉430070

城市道路绿化通常被作为应对机动车污染物排放和改善空气质量的主要措施。但近年来研究表明,城市街谷中行道树的种植易导致内部空气流动受阻并引发污染物堆积。为进一步揭示行道树冠形特征对街谷颗粒污染物分布的影响,采用城市微气候数... 详细信息

城市道路绿化通常被作为应对机动车污染物排放和改善空气质量的主要措施。但近年来研究表明,城市街谷中行道树的种植易导致内部空气流动受阻并引发污染物堆积。为进一步揭示行道树冠形特征对街谷颗粒污染物分布的影响,采用城市微气候数值模拟软件ENVI-met,模拟分析了平行、斜交、垂直3种来流风向下4种典型行道树冠形对街谷内流场及PM_(10)浓度分布的影响。结果表明,无论在何种来流风向下,4种行道树树冠对街谷空气流动均存在阻塞效应;树木冠层的叶面积密度分布是影响阻塞效应的重要因素,通常在叶面积密度最大的冠层高度风速降幅最为显著;行道树冠形在不同来流风向下对两侧行人高度PM_(10)扩散的影响存在一定差异,其中平行、斜交风向下对PM_(10)积聚程度的强弱顺序为:圆锥形树冠>球形树冠>卵形树冠>倒卵形树冠,而垂直风向下为:倒卵形树冠>球形树冠>卵形树冠>圆锥形树冠;未来在街谷行道树种植管理过程中,应当结合街谷来流风向选择适宜的行道树或对行道树树冠进行修剪整形,从而降低街谷两侧行人的污染暴露风险。研究结果可为行道树种植与管理提供参考依据。

关键词：街道峡谷行道树树冠形状空气流动颗粒物扩散数值模拟

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一类八阶收敛的最优修正牛顿迭代法

兰州文理学院学报（自然科学版） 2023年第3期37卷 21-26页

作者：郭巧杨兵吴昌广安徽职业技术学院计算机与信息技术学院安徽合肥230611 安徽职业技术学院智能智造学院安徽合肥230611 南京理工大学计算机学院江苏南京210611

通过对牛顿迭代法进行改进,利用两步平移加权得到一类八阶收敛的求解非线性方程最优修正迭代算法,该算法中每一步迭代只需计算四个函数值即可实现最优阶数,收敛性分析和数值实例验证该方法具有较高的效率指数和收敛精度.这一非线性方程... 详细信息

通过对牛顿迭代法进行改进,利用两步平移加权得到一类八阶收敛的求解非线性方程最优修正迭代算法,该算法中每一步迭代只需计算四个函数值即可实现最优阶数,收敛性分析和数值实例验证该方法具有较高的效率指数和收敛精度.这一非线性方程求根算法的实现,在模式识别、电力系统、轨迹预测等工程领域和人工智能领域具有一定的理论和使用价值.

关键词：八阶收敛最优阶数非线性方程牛顿迭代

街谷绿化消减机动车排放污染物的研究方法与进展

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应用生态学报 2022年第11期33卷 3127-3136页

作者：肖乾坤成雅田李思韬林姚宇程维金吴昌广华中农业大学园艺林学学院/农业农村部华中都市农业重点实验室武汉430070 哈尔滨工业大学(深圳)建筑学院广东深圳518055 武汉市林业工作站武汉430023

随着街道两侧建筑群向高密度、高层化发展,传统“树越多越好”的绿化模式在应对城市街谷空气污染时是否适用受到广泛关注。明晰街谷绿化植物特征及其种植设计模式对机动车排放污染物消减的调控机理是发挥其提升街谷空气品质的重要前提... 详细信息

随着街道两侧建筑群向高密度、高层化发展,传统“树越多越好”的绿化模式在应对城市街谷空气污染时是否适用受到广泛关注。明晰街谷绿化植物特征及其种植设计模式对机动车排放污染物消减的调控机理是发挥其提升街谷空气品质的重要前提。本文通过对近年国内外相关文献的梳理,比较分析了现场观测、风洞试验和数值模拟3种研究方法的适用性及局限性,详细剖析了行道树、绿篱两类绿化模式对街谷空气污染物扩散与沉降的影响机制,提出了一套面向空气质量提升的街谷绿化适应性设计工作框架。最后,分别从典型街谷绿化设计图示语言研制、街谷空气污染暴露评估技术指南编制、计算机流体力学模型中街谷绿化效应物理过程参数化方案优化等方面进行探讨,以期为后续研究提供思路和借鉴。

关键词：街道峡谷机动车尾气行道树绿篱扩散沉降种植设计

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基于函数值不动点逼近的四类改进迭代算法

长春师范大学学报 2023年第6期42卷 24-30页

作者：郭巧杨兵吴昌广安徽职业技术学院计算机与信息技术学院安徽合肥230611 安徽职业技术学院智能制造学院安徽合肥230611 南京理工大学计算机学院江苏南京210094

基于函数值不动点逼近是求解非线性方程简单迭代的一个重要方面.本文通过对不动点迭代的分析,构造四类改进的迭代算法,并通过对迭代公式的收敛性分析和数值计算,证明四类改进迭代算法的收敛速度明显优于简单迭代,并能够有效控制发散,算... 详细信息

基于函数值不动点逼近是求解非线性方程简单迭代的一个重要方面.本文通过对不动点迭代的分析,构造四类改进的迭代算法,并通过对迭代公式的收敛性分析和数值计算,证明四类改进迭代算法的收敛速度明显优于简单迭代,并能够有效控制发散,算法具有一定的理论和实用价值.

关键词：不动点迭代非线性方程逼近迭代算法

基于局地气候分区的武汉建成空间近地面风环境异质特征分析

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建筑科学 2023年第12期39卷 167-174页

作者：刘则尧成雅田昝嘉惠刘火胜吴昌广华中农业大学园艺林学学院武汉430070 武汉市公共气象服务中心武汉430010

为厘清不同类型建成空间风环境异质特征,本文根据局地气候分区(Local Climate Zone,LCZ)对武汉建成空间进行分类,利用城市气象站点2019年全年风速风向监测数据,探讨建成空间整体风速特征及LCZ类间风速风向特征。结果表明:1)整体上来讲,... 详细信息

为厘清不同类型建成空间风环境异质特征,本文根据局地气候分区(Local Climate Zone,LCZ)对武汉建成空间进行分类,利用城市气象站点2019年全年风速风向监测数据,探讨建成空间整体风速特征及LCZ类间风速风向特征。结果表明:1)整体上来讲,建成空间对城市背景风具有较大削减作用,不管在何种背景风速段下武汉市建成空间平均风速仅为背景风速的1/3;2)建成空间类型间风速存在差异且在不同背景风速段下保持稳定的规律,风速大小呈现大型低层(LCZ8)>零散建筑(LCZ9)>开敞低层(LCZ6)>开敞中层(LCZ5)>开敞高层(LCZ4)>紧凑中层(LCZ2)>紧凑低层(LCZ3),其中LCZ3以发生静风为主,且全年静风频率高达72%,其他LCZ静风频率在11%~40%之间,皆以发生软风为主;3)同一类型建成空间局地主导风向异质特征较为显著,易受LCZ内部建筑形态及周边建成环境的影响。研究成果为延伸LCZ理论在城市气候环境评估中的应用提供相关参考。

关键词：局地气候分区近地面风速城市通风

基于Lagrange插值的一类六阶收敛的改进平均值牛顿迭代法

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廊坊师范学院学报（自然科学版） 2023年第1期23卷 8-12页

作者：郭巧杨兵吴昌广安徽职业技术学院计算机与信息技术学院安徽合肥230611 安徽职业技术学院智能智造学院安徽合肥230611 南京理工大学江苏南京210000

利用定积分几何意义,推导出经典牛顿法、算术平均牛顿法和调和平均牛顿法,结合Lagrange插值定义,提出了一类新的六阶收敛的平均值牛顿迭代法。该算法每次迭代只需要计算两个函数值和两个一阶导数值,有效避免对函数进行高阶求导。收敛性... 详细信息

利用定积分几何意义,推导出经典牛顿法、算术平均牛顿法和调和平均牛顿法,结合Lagrange插值定义,提出了一类新的六阶收敛的平均值牛顿迭代法。该算法每次迭代只需要计算两个函数值和两个一阶导数值,有效避免对函数进行高阶求导。收敛性分析和数值实例进一步验证该算法在求解非线性方程迭代时比牛顿迭代法、算术平均牛顿法和调和平均牛顿法效率更高、速度更快。

关键词： Lagrange插值非线性方程定积分牛顿迭代

基于无人机热红外遥感的城市地物表面温度特征分析

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建筑科学 2023年第10期39卷 88-95页

作者：朱易李思韬徐雯程维金刘火胜吴昌广华中农业大学园艺林学学院武汉430070 湖北省空间规划研究院武汉430010 武汉市林业工作站武汉430023 武汉市公共气象服务中心武汉430040

揭示城市下垫面复杂地物表面温度的时空异质性对更加精细的城市热环境管控具有重要意义。本研究在夏季高温天气下利用无人机搭载热红外成像仪对路面、屋面、绿色空间3类下垫面表面温度日间变化特征进行连续监测,并定量分析各下垫面地物... 详细信息

揭示城市下垫面复杂地物表面温度的时空异质性对更加精细的城市热环境管控具有重要意义。本研究在夏季高温天气下利用无人机搭载热红外成像仪对路面、屋面、绿色空间3类下垫面表面温度日间变化特征进行连续监测,并定量分析各下垫面地物材质及其组分配置对表面温度的作用规律。结果表明:1)3类下垫面日间表面温度均在12:00—14:00时达到峰值,但屋面、路面、绿色空间的日间变化幅度存在较大差异,分别为26.78℃、22.53℃、13.74℃;2)同种下垫面类型不同材质地物的表面温度存在显著差异,其中浅色沥青卷材、瓷砖、绿色屋顶3类材质屋面比屋面平均表面温度低5~7℃,混凝土、荷兰砖2类材质路面比路面平均表面温度低约3℃;3)不同类型下垫面的表面温度相互影响不明显,绿色空间对临近下垫面温度的影响仅限于植物遮阴范围;4)基于下垫面组分配比构建了1套适用于城市地块控规管理和详细设计的地表温度预测模型。研究结果较好地弥补了卫星遥感数据因时空分辨率局限造成的对复杂地物表面温度变化机制揭示的不足,同时为凉爽城市下垫面的冷却材料选择与配置提供科学参考。

关键词：城市热环境无人机热红外遥感地物材质表面温度时空异质性