冷却屋顶对中国城市热岛的缓解效应研究

China has and will be undergoing large scale urban sprawl from now to 2050 so it is of great importance now to evaluate its environmental effect and study the mitigation measures before it reaches climax. This can enlighten an effective way of sustainable development for urban environment. We plan to apply WRF/NOAH3.7 to the study on mitigation effect brought by cooling roof on urban heat island (UHI) in China. The objectives are as follows:(1) Investigate the effect of urbanization on UHI and high temperature in China in the last decade;(2) Explore the mitigation effect of green roof and high albedo roof on UHI and their ability and adaptability of mitigating high temperature for different climate zones and urban clusters;(3) Further explore the cooling roof influence on climate change.This study is expected to provide theoretical evidence for global climate change, sustainable development, recovery of urban ecosystem and urban planning policy.

当前至2050年，中国面临着大规模的城市土地扩张，在土地利用大规模变化之前评估其引起的环境影响，研究减缓城市热岛负面影响的措施非常重要，有助于确立城市生态环境可持续化发展的正确途径。本文拟采用WRF/NOAH3.7开展2005-2015年冷却屋顶缓解中国城市热岛的效应的研究。目标在于（1）探讨近10年中国城市的扩张对热岛及高温的影响；（2）研究绿色屋顶以及高反照率冷屋顶等不同技术对减缓中国城市热岛效应所起的作用，不同的城市冷屋顶方案对于中国气候带及城市集中扩张带高温的减缓能力及适应性；（3）分析城市冷屋顶方案对于气候变化存在的影响。以期该研究为气候变化，可持续发展，城市生态恢复力，城市规划建设政策的制定提供理论依据。

当前至2050年，中国面临着大规模的城市土地扩张，在土地利用大规模变化之前研究减缓城市高温负面影响的措施非常重要，有助于确立城市生态环境可持续化发展的正确途径。因此，本项目基于观测以及模拟的方法开展了中国典型城市及城市群冷却屋顶对高温的缓解效应研究。. 三种常见的性价比较高的高反照率屋顶材料自2017年开始置放于南京信息工程大学文德楼顶，四年的观测结果表明：铝箔自粘SBS沥青防水卷材夏季高温峰值期间降温效果最好的，对于南京地区颗粒物污染较重以及春夏季降水较多的情况，该种材料能较好的适应。白色TPO膜相较白色丙烯酸弹性涂料能更好的适应颗粒物沉降的影响，衰退速度慢，有更好的降温效应。由于中国城市大气中颗粒物沉降较多，白色丙烯酸弹性涂料迅速变色，其有降温效果的寿命只有三个月。.本项目基于数值模拟方法开展了更多种冷却屋顶，以及更多不同气候背景的城市及城市群的研究。对于热带季风区，超材料屋顶降温能力也最强，其次为高反照屋顶和太阳能屋顶。三种屋顶可使城区最多降温1.2℃，0.8℃和0.4℃。对于亚热带季风区，超材料屋顶降温能力优于高反照屋顶，太阳能屋顶降温能力最弱。长三角、成渝城市带和长江中游城市带超材料屋顶使城区最多降温1.4℃，0.6℃和1.2℃；高反照屋顶最多降温1℃，0.5℃和1.2℃；太阳能屋顶最多降温0.8℃，0.2℃和1.0℃。温带季风区超材料屋顶降温能力依旧最好，高反照和太阳能屋顶差异不大。.基于WRF/URBAN数值模拟方法，搭建了不同种冷却屋顶的冷却率-能源节约-经济效益一体化的计算模型。太阳能板的发电效率与城市密集程度呈负相关。在江苏省2017年7月的高温热浪天气背景下，低密度住宅区和高密度住宅区太阳能板的发电量均能很好地弥补空调能耗的发电量。而商业金融区太阳能发电量仅能抵偿空调能耗的52%~57%。. 当前，国家提出了2030“碳达峰”，2060“碳中和”的目标，在此背景下，预计该研究的结果为缓解气候变化带来负面效应，城市生态环境的可持续发展，城市生态恢复力以及城市规划建设政策的制定提供理论依据。