将城市微气象研究融入智慧城市建设

本文转自：中国气象报

▶讲述人严超北京城市气象研究院中国气象局城市气象重点开放实验室副研究员

将城市微气象研究融入智慧城市建设

通过城市精细化立体观测和数值预报系统的将城建设联合研发，助力实现大城市绿色、市微低碳、气象高质量发展，研究为全国城市气象领域科技发展提供支持。融入我的智慧博士生导师、国内著名湍流专家张兆顺、城市崔桂香教授曾对我说：“无论是将城建设寻常百姓的日常出行，还是市微国家经济社会发展，无一不与气象紧密相关。气象”这坚定了我对目前所从事工作研究方向的研究信心。

我毕业于清华大学流体力学专业，融入曾先后在美国麻省理工学院和加州大学洛杉矶分校从事学术研究，智慧目前在北京城市气象研究院工作，城市主要研究方向是将城建设复杂环境中边界层湍流和微尺度气象，具体指发生于地球流体（包括大气和海洋）边界层内的湍流现象和物理过程，相关理论和技术将应用于解决农产品产量预报、新能源开发利用、城市微气象精细化模拟等实际问题，从而为经济社会发展提供更好的服务和支持。

自中国气象局城市气象重点开放实验室成立以来，我按照“聚焦城市，面向全国，支撑业务，创新高效”的指导方针，瞄准城市湍流边界层和城市微气候等学科方向的关键科学问题和核心技术难题，运用数值模拟技术探索树木绿化对城市热舒适性的影响规律。为满足数值模式对城市气象服务保障的业务需求，我和团队成员自主研发建筑物可分辨城市微尺度气象快速模式，输出10米级分辨率、逐10分钟更新的常规气象要素与人体舒适度的分析和预报产品，成功应用于首都功能核心区重大活动气象保障服务，有效解决了城市微气象要素模拟的时效性问题。

城市气象特征与城市发展密切相关，城市气象特征会影响城市的规划和建设，而城市化程度和城市形态的不同会导致城市气象现象的差异，因此在开展城市气象研究时，预测和理解城市边界层中的湍流运动和混合过程是重点和难点。随着更加精细的城市气象模型、更加全面的气象监测技术以及更加先进的机器学习算法等相关科学技术不断推进，我相信这些难题终将得以攻克和突破。

在气象学研究中，边界层湍流是一个重要领域，它能够主导大气中物质、动量和能量的传输和混合，从而对大气运动和气象要素变化有着重要影响。在两位教授的启发下，我采用大涡模拟技术作为研究工具，重点攻关森林中的湍流运动和物质传输过程，自主研发了森林环境数值模式。目前该模式已应用于北京奥林匹克森林公园地区微气象的多尺度精细化模拟，动态解析树木、建筑与陆面的相互作用，进一步提高复杂城市地区温度、湿度和风速日变化的精细化模拟能力，对辅助城市规划设计和优化城市大气环境具有重要意义，并将支撑城市绿地规划建设和城市微气象宜居小区评估。

如今，智慧城市发展对城市气象服务需求越来越大，对气象科技创新成果转化应用提出了更高的要求。接下来，我和实验室的同事们将通过城市精细化立体观测和数值预报系统的联合研发，助力大城市绿色、低碳、高质量发展实践，并为全国城市气象领域科技发展提供支持。