城市绿化和开放空间对城市污染物扩散和热环境的定量影响

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41875015
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0505.大气物理学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

This project will first carry out some high-quality scale-model outdoor measurements by designing idealized two-dimensional (2D) street canyon and three-dimensional (3D) urban district models with the medium or high building packing densities. These models are flexible in controlling the parameters of building morphologies/urban vegetation/pollutant source settings, meanwhile can attain sufficient urban thermal inertial and satisfy the requirements of dynamic/thermal inertia similarity with respect to realistic urban area. Meanwhile, basing on the complete literature review and under the validation of experimental data, the porous medium model for thermal-dynamic effects of urban vegetations and the numerical accuracy of computational fluid dynamic (CFD) simulations will be improved with steady and unsteady atmospheric conditions. By adopting both experiments and CFD simulations, this study will quantify the impacts of typical building morphologies, urban vegetation in streets and open space on the spatial/temporal characteristics of urban turbulence and urban thermal environment, pollutant dispersion and their human exposure. Pollutant intake fraction and pollutant daily exposure will be adopted to quantify human exposure to pollutants in street canyons. The physiological equivalent temperature (PET) will be introduced to evaluate outdoor thermal comfort. By integrating the results of idealized cases with field measurements and CFD simulations in realistic urban districts with urban vegetations, the optimization design of urban vegetations will be explored which can contribute in reducing urban air pollutant exposure and urban heat island intensity, meanwhile providing scientific reference/effective methodologies for sustainable urban climate design. Various meteorological conditions include parameters of solar radiation, wind speed and directions, thermal stratification (i.e. stable, neutral and unstable), moreover three situations will be investigated, i.e. dynamic force dominating, thermal buoyancy force dominating, and both forces are significant. Two kinds of urban vegetations will be included (tree planting and shrubbery planting) with the parameters of vegetation canopy volume, leaf area density and porosity, vegetation location and height, the vegetation area of urban open space etc.
本项目拟构建热惯性足够大、建筑形态与绿化及污染源参数可控、能达到真实街区热力学相似要求的缩尺尺度中高密度理想街区模型(二维-三维),进行高质量的外场实验。基于文献调研和实验数据,改进稳态与非稳态气象条件下街区绿化的多孔介质模型,并提高其计算流体力学模拟的准确性,两者的结合定量研究典型建筑形态、街道绿化与开放空间绿化对城市湍流与热环境时空特征、空气污染物扩散及其人群暴露的影响机理。采用污染物吸入比和日暴露量分析人群暴露程度,采用生理等效温度评价室外热舒适性,与真实街区外场观测及数值模拟配合,优化街区绿化设计以减少污染物人群暴露和降低城市夏季热岛强度,为构建可持续性城市气候提供科学依据及有效的研究方法。气象要素包括太阳辐射、风速风向和温度层结(即稳定-中性-不稳定),并考虑风力主导、热力主导和两者共同作用;绿化参数包括树木与灌木冠层容积、叶面密度和孔隙率、高度及位置、开放空间绿化面积等。

结项摘要

申请人从城市几何形态和绿化影响城市微气候角度开展了较为系统的创新性研究,基于精细化观测与数值模拟探究城市通风、热环境、污染扩散机理及其优化设计,为可持续城市气候规划与预测提供了科学依据和新型有效的方法。首先,开展广州、珠海真实城区实地观测,量化城市风热环境时空特征,更重要的是创建绿化与建筑几何布局、储热项易测的缩尺尺度中高密度二维街谷和三维城区模型,弥补亚热带城市气候参数化缩尺实验空白,分析气象要素(风速风向与辐射条件)、建筑密度与高宽比、树种与绿化密度等对城市风热环境和能量平衡时空特征的影响,为城市冠层模型及数值模拟提供实验验证。其次,在实验数据的验证下,改进数值模拟的准确性,并将城市通风概念与污染物吸入比引入计算流体力学数值模拟,揭示气象要素(风速风向、太阳高度角、不同风力与热力相对重要性等)、建筑形态参数、树木绿化参数与光化学反应等对街区湍流、通风与污染暴露的动力/热力影响机理。..在项目执行过程中,项目负责人新增承担国家自然科学基金面上1项、获广东特支计划科技创新领军人才(2019)。共发表标注本项目资助的SCI论文近44篇,其中项目负责人为第一或通讯作者的SCI论文27篇(含JCR一区或影响因子IF>6.5共27篇)。项目负责人还参加国内外学术报告进行特邀报告10余次,并多次担任会议分会场主持、国际学术委员会委员等,研究生获得最佳会议论文奖4人次,研究成果获得国内外学者广泛关注与好评。执行期内项目负责人还引进中山大学副教授4名(含海外优青1名)、博士后2名,组建了一个搭配合理、有活力有凝聚力的城市气象研究团队;培养博士研究生4名毕业,硕士研究生6名毕业。

项目成果

期刊论文数量(36)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Association between parental perceptions of odors and childhood asthma in subtropical South China with a hot humid climate
气候炎热潮湿的华南亚热带地区父母对气味的感知与儿童哮喘的关系
  • DOI:
    10.1016/j.buildenv.2019.05.033
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Building and Environment
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Shujuan Zhang;Cuiyun Ou;Runnan Liu;Haozhi Jiang;Zizhao Xie;Cho Kwong Charlie Lam;Jian Hang;Zhuoyu Wu
  • 通讯作者:
    Zhuoyu Wu
The influence of aspect ratios and wall heating conditions on flow and passive pollutant exposure in 2D typical street canyons
二维典型街道峡谷中纵横比和墙体加热条件对流动和被动污染物暴露的影响
  • DOI:
    10.1016/j.buildenv.2019.106536
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Building and Environment (SCI引用19次,IF=7.093)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jian Hang;Xieyuan Chen;Guanwen Chen;Taihan Chen;Yuanyuan Lin;Zhiwen Luo;Xuelin Zhang;Qun Wang
  • 通讯作者:
    Qun Wang
Effects of short-term physiological and psychological adaptation on summer thermal comfort of outdoor exercising people in China
短期生理心理适应对我国户外运动人群夏季热舒适度的影响
  • DOI:
    10.1016/j.buildenv.2021.107877
  • 发表时间:
    2021-04-28
  • 期刊:
    BUILDING AND ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Lam, Cho Kwong Charlie;Hang, Jian;Huang, Cunrui
  • 通讯作者:
    Huang, Cunrui
Investigation of interunit dispersion in 2D street canyons: A scaled outdoor experiment
二维街道峡谷中单元间色散的研究:规模化的室外实验
  • DOI:
    10.1016/j.buildenv.2020.106673
  • 发表时间:
    2020-03-15
  • 期刊:
    BUILDING AND ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Dai, Yuwei;Mak, Cheuk Ming;Hang, Jian
  • 通讯作者:
    Hang, Jian
Numerical investigations of wind and thermal environment in 2D scaled street canyons with various aspect ratios and solar wall heating
不同纵横比的二维街道峡谷和太阳能壁加热的风和热环境数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.buildenv.2020.107525
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Building and Environment
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Lan Chen;Jian Hang;Guanwen Chen;Shanhe Liu;Yuanyuan Lin;Magnus Mattsson;Mats S;berg;Hong Ling
  • 通讯作者:
    Hong Ling

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其他文献

不同热化学非平衡模型对高超声速
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    空气动力学学报,2006,vol.24,No.3
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾明;杭建;林贞彬;瞿章华.
  • 通讯作者:
    瞿章华.
不同气象条件小区通风与污染物扩散模拟
  • DOI:
    10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.01.004
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中山大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翁佳烽;翁佳烽;林满;林满;王宝民;王宝民;杭建;杭建;梁晓媛;梁晓媛
  • 通讯作者:
    梁晓媛
高超声速钝锥流场红外辐射实验研
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    力学学报2006,vol.38,No.4,446~451
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林贞彬;黄德;杭建;林建民;郭
  • 通讯作者:
夏季学生公寓热环境的数值模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    环境科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯婧;杭建;谢旻;葛鸣洁;韩潇;宫艺姝
  • 通讯作者:
    宫艺姝
关于加强城市风环境规划研究的思考
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国环境管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张明;胡耘;徐静馨;杭建;李娟;田文鑫;赵秀勇
  • 通讯作者:
    赵秀勇

其他文献

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AI技术路线图

杭建的其他基金

典型城市几何形态与表面冷性材质对城区风热环境与能量平衡的耦合影响
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
典型城市几何形态与表面冷性材质对城区风热环境与能量平衡的耦合影响
  • 批准号:
    42175095
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
城区非稳态通风特性和热环境时空特征的定量研究
  • 批准号:
    51478486
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    83.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
三维城区湍流特性和室外通风能力的研究
  • 批准号:
    51108102
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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相似海外基金

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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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