城市高架道路对微尺度湍流和空气污染物扩散的影响

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41805102
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0506.大气化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Plenty of viaduct settings have been constructed in urban area since the rapid development of urbanization. Due the existence of urban viaducts, characteristics of the turbulence and pollutants’ dispersion in micro-environment is affected. Therefore, huge concentration gradients of the air pollutants exist nearby the viaducts, which produce more difficulties for observation and simulation. In this project, scale-model idealized urban models with viaduct model units and controllable emission sources will be constructed in the suburban area of Guangzhou. The model unit are flexible in controlling building thermal properties, easily measurable for building thermal storage. The high-quality field monitoring campaigns with these scale-model idealized urban models will be performed to validate and improve the dispersion simulation of Lagrangian Particles Model (LPMs) in micro scale. By scale-model monitoring and LPMs modelling, this study will quantitatively evaluate the impact of urban viaduct settings on the characteristics of turbulence and pollutants’ dispersion in micro scale. Scenarios of the viaduct in street canyons with different height/width ratios will be considered both in scale-model observation and LPMs simulation. Field Observation in real urban areas with viaducts will be implemented, using to improve the LPMs simulation in real community with viaduct. The impacts of the viaduct on the dispersion and the exposure concentration of local air pollutants will be evaluated with different weather condition, emphatically with stable weather condition. The systematic research in this project will approach further cognition of micro-scale turbulence and dispersion. It would be absolutely beneficial to the improvement of non-steady numerical simulation, and the urban micro-climate planning for sustainable cities. Furthermore, this research will be the key point of discipline-crossing of atmospheric chemistry and exposure science.
随着城市化而大量修建的高架道路,影响城市微环境湍流及污染物扩散特征,使污染物浓度空间变异极大,给观测实验和模式模拟带来挑战。本项目拟在广州郊区建立热力参数与排放源可控、建筑热通量易测的理想城区及高架道路模型,通过高质量的缩尺尺度模型外场实验,在其验证下提高拉格朗日粒子扩散模式(LPMs)微尺度数值模拟的准确性,并将两者结合,定量研究城市高架道路这一特殊城市形态,在不同高宽比(H/W)的城市街谷中,对微尺度湍流及污染物扩散特征的影响机理。通过缩尺尺度外场实验优化模式参数,提高模拟效果,通过实际城区高架道路外场观测,完善LPMs对真实高架道路污染物扩散的模拟,并着重探讨典型天气和静稳天气条件下高架道路对局地污染物扩散和暴露浓度分布的影响。相关研究有利于深入认知微尺度湍流和扩散特征,有助于改进非稳态数值模拟方法和推进可持续性城市微气候规划,并可成为联结大气化学和暴露科学研究之间的桥梁。

结项摘要

高架道路等城市建筑布局结构,影响城市微环境湍流及污染物扩散特征,使污染物浓度空间变异极大,给观测实验和模式模拟带来挑战。本项目在广州郊区建立了热力参数与排放源可控、建筑热通量易测的理想城区模型,配合绿化模型,建筑通风模型、高架道路模型等,进行了非稳态边界条件下的高质量缩尺尺度模型外场实验和可控排放源扩散实验。基于缩尺尺度实验和风洞实验,验证并优化拉格朗日粒子扩散模式(LPMs)和CFD模式,提高微尺度数值模拟的准确性。此外本研究还在广州城区搭建了高时间分辨率的城市风温湿与空气污染精细观测网,对真实城区的风温湿环境和污染要素进行长期定点观测。在此基础上,本研究结合观测和模拟,定量研究城市绿化、高架道路、城市街谷等多种城市形态,对微尺度湍流及污染物扩散特征的影响机理。通过一系列研究,本项目建立了一整套观测、模拟和评估真实社区污染物扩散以及居民曝露研究的方法,充分探讨了街谷高宽比、太阳辐射对街谷湍流结构的影响;室内外温差和通风方案对室内外流场、建筑自然通风和污染物扩散的影响;二维街谷中涡流的雷诺独立性研究;机械力和热浮力共同作用下街谷通风及街谷内部单元之间的扩散特征;街谷高宽比和城市绿化方案对街谷风热环境的影响。这些工作深刻分析探讨了城市建筑环境中风热环境的关键影响要素和影响机理,在此基础上建立了一整套有机的整体研究方法,将大气科学数值模式的应用,拓展联结到暴露科学,为大气科学与环境科学、公共卫生等领域的学科交叉,提供了重要的科学参考。这些工作同时也为可持续性城市气候规划提供了重要参考。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Impact of Indoor-Outdoor Temperature Difference on Building Ventilation and Pollutant Dispersion within Urban Communities
室内外温差对城市社区建筑通风和污染物扩散的影响
  • DOI:
    10.3390/atmos13010028
  • 发表时间:
    2022-01-01
  • 期刊:
    ATMOSPHERE
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Hu, Yun;Wu, Yihui;Zhang, Xuelin
  • 通讯作者:
    Zhang, Xuelin
Micro-scale particle simulation and traffic-related particle exposure assessment in an Asian residential community
亚洲住宅社区的微尺度颗粒模拟和交通相关颗粒暴露评估
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2020.115046
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Ling, Hong;Lung, Shih-Chun Candice;Uhrner, Ulrich
  • 通讯作者:
    Uhrner, Ulrich
Investigation of the Reynolds number independence of cavity flow in 2D street canyons by wind tunnel experiments and numerical simulations
通过风洞实验和数值模拟研究二维街道峡谷空腔流的雷诺数独立性
  • DOI:
    10.1016/j.buildenv.2021.107965
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Building and Environment
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Yuanyuan Lin;Jian Hang;Hongyu Yang;Lan Chen;Guanwen Chen;Hong Ling;Mats S;berg;Leif Claesson;Cho Kwong Charlie Lam
  • 通讯作者:
    Cho Kwong Charlie Lam
Integrated impacts of tree planting and aspect ratios on thermal environment in street canyons by scaled outdoor experiments
通过室外规模试验研究树木种植和纵横比对街道峡谷热环境的综合影响
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.142920
  • 发表时间:
    2021-01-31
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Chen, Taihan;Yang, Hongyu;Ling, Hong
  • 通讯作者:
    Ling, Hong
Scaled outdoor experimental analysis of ventilation and interunit dispersion with wind and buoyancy effects in street canyons
街道峡谷通风和单元间扩散与风和浮力效应的规模室外实验分析
  • DOI:
    10.1016/j.enbuild.2021.111688
  • 发表时间:
    2022-01-15
  • 期刊:
    ENERGY AND BUILDINGS
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Dai, Yuwei;Mak, Cheuk Ming;Ling, Hong
  • 通讯作者:
    Ling, Hong

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其他文献

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城市水体对城市风温湿环境的影响研究——以广州为例
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  • 批准年份:
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    面上项目
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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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