大气科学前沿论坛 第七十四期

报告题目：当前城市微气候评估在未来变化气候中的有效性：以香港为例 

报告摘要（张雪琳  教授）：

候变化正在显著改变城市气象条件，从而导致未来微气候评估结果与现状存在差异。本研究基于计算流体力学（CFD）模拟，评估气候变化对香港荃湾城区风–热微气候的影响，重点包括城市通风评估（AVA）与室外热舒适性分析。我们利用1981–2020年历史气象观测数据，以及44个全球气候模式（GCMs）在三种共享社会经济路径（SSP126、SSP245、SSP585）下2025–2100年的预测数据，构建了当前与未来的气候情景。结果显示，在主导风向上，未来风速的幅值与出现频率均有所增加。因此，AVA所定义的可接受风速区（>1.5 m/s）与满意风速区（1.0–1.5 m/s）面积预计将扩大，表明研究区域的城市通风条件较现状有所改善。另一方面，气候变化将导致城市气温显著升高：近期未来（2025–2062年）升温幅度为1.0–1.4°C，远期未来（2063–2100年）为1.5–3.6°C。通用热气候指数（UTCI）分析结果表明，未来夜间至清晨时段的热应激将明显增强；在最严重的SSP585情景下，远期未来研究区域将出现大范围极端热应激，导致严重的室外热不适。

报告题目：GUST1.0: A GPU-accelerated 3D Urban Surface Temperature Model

报告摘要（梅硕俊  副教授）：

GPU加速计算正成为突破城市微气候模拟效率瓶颈的重要技术。本研究开发的GUST模型充分利用GPU并行架构，实现了表面温度模拟效率数百倍的大幅提升。该模型通过GPU加速的蒙特卡洛光线追踪精确模拟三维城市辐射交换，并耦合一维热传导过程。基于SOMUCH平台实测数据的验证表明，GUST能准确再现复杂街谷中的温度分布，尤其揭示了长波辐射与热储存的主导作用。尽管GPU模拟面临显存限制和算法适配挑战，本研究证实了其在大型城市环境模拟中的巨大应用潜力。

报告题目：基于CFD与机器学习的城市低空大气流场研究

报告摘要（莫梓伟  副教授）：

随着城市化的快速发展，建筑物形态发生显著变化，使得大气边界层的流动特性、风场和湍流变得更为复杂，对低空飞行器，尤其是小型无人机在城市环境的飞行安全造成重要威胁。因此，开展高密度城区的风场和湍流精细化模拟与预测研究，对于保障低空飞行器安全和推动低空经济发展具有重要意义。本研究首先基于计算流体力学（CFD）方法开展典型城区的高分辨率模拟，获得了多风向、多高度条件下的风场和湍流特征；然后结合降阶模型和机器学习算法，利用稀疏点数据对低空大气流场进行快速重建；最后通过风速、湍流强度等指标，构建了低空飞行风险的二维分级方法，并综合考虑距离、能耗等因素，提出优化的飞行路径。本研究旨在为低空经济场景下的智能调度、风险防控以及飞行器的自主导航提供理论支撑与技术方法。

报告题目：基于大涡模拟的城市气候和污染物扩散精细化研究

报告摘要（杜亚星  副教授）：

街区尺度城市气象的高时空异质性，主要源于中尺度环流与微尺度强迫之间的强烈耦合作用，以及非均匀下垫面的复杂组合。传统的中尺度或微尺度模型难以全面捕捉此类复合气象效应。为此，本报告提出一种融合中尺度–微尺度数值模拟与无人机遥感技术的集成研究方法，旨在获取高分辨率城市地表参数，并在中尺度气象背景中精确还原细尺度的微气候动力过程。该方法已应用于城市湍流、热环境与污染物扩散的精细化模拟实践中，显著增强了对城市形态、新区开发与蓝绿基础设施空间布局影响微气候机制的理解，从而为面向气候适应性的城市规划提供了科学依据。