Лабораторное моделирование в задачах городской климатологии

A V Evgrafova,A N Sukhanovskii

doi:10.17072/1994-3598-2020-4-37-42

Abstract

The paper presents a new approach to the problems of urban climatology, which is based on a laboratory modeling of heat transfer processes in the urban landscape conditions. As an experimental model, we used a three-dimensional layout of the central part of Perm, which takes into account the complex terrain, location and height of buildings on an area of five square kilometers. As an idealized model configuration we considered the nocturnal cooling process of megapolis. The process of cooling of the city model surface after prolonged heating by infrared radiation was studied. The key issue is dependence of the heat transfer on the type of urban structure. The influence of the building density on the cooling process of the layout surface was studied. The comparison was made for two areas with 70 and 90 percent of open area. It was shown that an increase in the number of buildings has influence on the cooling process, which is probably connected with variation of convective circulation and decreasing of the ventilation efficiency. However, stagnant zones with high temperatures in areas of high building density were found for both cases.

Highlights

The paper presents a new approach to the problems of urban climatology, which is based on a laboratory modeling of heat transfer processes in the urban landscape conditions
We used a three-dimensional layout of the central part of Perm, which takes into account the complex terrain, location and height of buildings on an area of five square kilometers
As an idealized model configuration we considered the nocturnal cooling process of megapolis

Summary

Введение

Городская климатология – это раздел климатологии, который изучает особенности климата в пределах мегаполисов. Что температура в пределах города может существенно отличаться от близлежащих областей. При этом в городе распределение температуры оказывается неоднородным – оно зависит от геометрии застройки, особенностей рельефа и термодинамических свойств самой поверхности. Неоднородность нагрева поверхности города приводит к возникновению конвективных течений и естественной терморегуляции городского массива. При этом течения в таких условиях являются принципиально трехмерными. На сегодняшний день проведено большое количество натурных измерений, которые показывают, как влажность, скорость и направление ветра влияют на формирование течений внутри городского квартала [1–9]. Однако возможности натурных измерений сильно ограничены, поэтому обобщить результаты на масштаб хотя бы нескольких кварталов и выделить фундаментальные особенности морфологии города оказывается очень трудно. Поэтому авторы предлагают использовать данный подход только для улучшения параметризации существующих метеорологических моделей. Который воспроизводит особенности рельефа местности, в том числе искусственного происхождения, на территории площадью 5 км[2]

Экспериментальная установка

Результаты

Findings

Заключение