城市建筑物对边界层结构影响的数值试验研究

城市建筑物对边界层结构影响的数值试验研究 () 文章编号 : 100020534 20060520824210 城市建筑物对边界层结构影响的数值试验研究 3 陈 燕 , 蒋维楣 ( )南京大学 大气科学系 , 江苏 南京 210093 摘 要 : 在区域边界层模式的数值模拟中引入建筑物的影响 , 与实际观测的对比表明 , 模拟结果能较 好地体现建筑物对城市风场的影响 , 提高了模拟性能 。本研究根据城市形态特征 , 设计不同建筑物高 度和密度的敏感性试验 , 结果表明 : 建筑物一般会使城市地区风速减小 , 风速最大可减小1 . 6 m/ s , 易 引起低层气流的辐合 。湍流动能中的机械产生作用增加 , 湍流交换加强 , 大气层结的不稳定性增大 , 混合层高度增加 。地表和大气之间动量交换被削弱 ; 日间热量交换减弱 , 夜间热量交换增强 。这些变 化表明 , 建筑物对城市气流及边界层结构的影响十分明显 , 尤其在风速较大的时候 。 关键词 : 城市密度 ; 城市边界层结构 ; 建筑物 中图分类号 : P463 . 3 文献标识码 : A [ 12,14 ] ( ) RBL M及 模 拟 研 究中 引 入 建 筑 物 的 作 用 ,1 引言 在动量守恒方程中增加由城市建筑物作用而产生的 城市的发展与建设使大量密集的 、复杂形态的 拖曳强迫项 ; 在湍流动能方程中增加湍流动能尾流 建筑物代替自然下垫面 , 改变了空气流动和湍流的 产生项 ; 利用城市建筑物的帄均高度 、每个网格内 自然特性 , 对城市边界层结构产生重要影响 。在本 的面积比例 , 得到城市地区的空气动力粗糙度 。本 文模拟范围及尺度分辨条件下 , 要利用显式计 文主要利用杭州实际条件进行计算检验后 , 根据城算城市建筑物的影响有较大难度 , 而在城市边界层 模式中采用参数化方案描述建筑物的作用则是比较 市的形态特征 , 设计了不同高度和密度的建筑物分 [ 1,3 ] 可行的方案。 布 , 通过数值试验分析其对城市动力结构的直接影 当缺少建筑物信息时 , 一般将城市作为均匀下 响 , 以及由此产生的对城市气象环境其它方面的影垫面处理 , 提高空气动力粗糙度 , 以反映建筑物的 [ 4 ] 响 。作用。在利用城市地理信息 、航拍 、卫星观测等 手段 , 获得城市形态及建筑物信息后 , 则建立起城 2 数值试验设计及模式检验 [ 5 , 6 ] [ 7 ] 市形态与 粗 糙 度 之 间 的 联 系。 Ya ma da利 用 在改进后的区域边界层模式中 , 将网格内建筑 一个二阶动量湍能闭合模式研究植被冠层产生的拖 [ 8 ] 物的迎风面积和网格内空气体积之比定义为城市建 曳作用对大气边界层的影响 。U no 等和 Ma r uy2 [ 9 ] ( ) ( ) 筑表面积指数 A z, A z随高度变化 。在 u , v 分 a ma将植被冠层研究中通常使用的“拖曳强迫”方 量方程和湍能方程中引入城市建筑物阻尼和扰动影 法引入到城市建筑物对大气动力作用的研究中 , 以 [ 10 ] 响项 : 考虑建筑物占据空间的影响 。Ku sa ka 等考虑了 街谷 、建筑物以及不同下垫面对动量的影响 , 并与 W R F 模式中的 No a h - L SM 陆面模式耦合 , 进行 12 2 1/ 2 ) η)( ( ) ( 1 bu C A z u u + v ,F = - d 模拟研究 。 2 1为了了解建筑物对城市气象环境的影响 , 参考 22 1/ 2 η( ) ( ) ( ) = - C A zv u2 Fbvd + v,[ 7,11 ] 2 有关 研 究 工 作, 在 我 们 的 区 域 边 界 层 模 式 3 3 1) ( )η( ) ( +| v | , u | P = 3 C A z|Ebd 2 ε 3 3 3 ( )η( ) ( ) 4 C A z| u | +| v | ,Pε=d b 4 E 收稿日期 : 2005207205 ; 改回日期 : 2005212214 ( ) 基金项目 : 国家自然科学基金重点项目 40333027资助 ( ) 作者简介 : 陈燕 1977 —, 女 , 江苏扬州人 , 博士 , 主要从事城市气象环境 、大气边界层物理 、城市规划发展与污染防治关系的研究 3 通讯作者 : Email : jw m @nj u . edu . cn η , 考虑了主要工业能源 本文对人为热源的处理 其中 , 是每个网格内建筑物面积比例 。拖曳系数 消耗量 、居民生活能耗以及交通能耗等方面 。由浙与建筑物的数量 、高度 、空间分布 、外形以及气流 江省统计年鉴 , 利用模拟区域内实际的土地面积 、 与建筑物的角度有关 , 目前对实际城市中拖曳系数 [ 15 ] 人口密度 、大型企业的主要能源消费量 、社会机动 的研究还比较少 。根据 Ra up ach的风洞试验 研 究结果 , 取拖曳系数 C为 0 . 4 。 车辆拥有量等资料 , 分析估算得到人为热源排放的 d 以杭州为例进行研 [ 16 ] 水帄分布情况 。同时在模式中引入日变化函数, 究 , 模拟范围为 100 k m × 100 k m , 包括杭州 、萧山 、临安 、富阳 、绍兴等地 。 认为人为热源在白天一直保持很高的水帄 , 且存在 地表利用类型主要包括城市 、庄稼 、草地 、水面等 早晨和傍晚两个峰值 , 夜晚则一直较低 , 这样体现 ( ) 了人为热源排放随时间的变化 。在模式中对人为热 类型 图 1。杭州市区建筑物的帄均高度为 30 m , 建筑物 在 模 拟 水 帄 网 格 中 的 覆 盖 比 例 为 20 % ,源的引入方案也进行了改进 , 不仅在地表能量帄衡 40 % , 详见图 2 。方程中考虑人为热源的影响 , 同时在大气热流量方 程中也加入其作用 , 这样体现了人为热源随高度的 变化 。在地面 , 建筑物密集 , 人为热 源 释放 最多 , 越往高层 , 建筑物密度越小 , 人为热源释放量也相 应减少 。通过这些分析 , 得到杭州市人为热源日帄 2 2 均值 为 50 W/ m, 最 大 值 为 60 W/ m, 出 现 在 2 18 :00左右 ; 最小值为 30 W/ m, 出现在 04 :00 。 根据 浙 江省 气 候 中 心 提 供 的 气 象 资 料 , 选 取 2001 年 6 月 16 日和 1998 年 12 月 17 日作为夏季和 冬季出现频率最高的典型天气状况 。2001 年 6 月 中旬副热带高压稳定强大 , 杭州地区受其控制 , 是 非常典型的夏季高压天气形势 。1998 年 12 月上旬 为一次冬季冷空气过程 , 降温 、大风 , 到 20 日左右 图 1 模拟区域地形及地表利用类型 该过程已完全结束 , 气温略有回升 , 天气晴好 。模 3 : 草地 , 5 : 树木覆盖草地 , 7 : 常绿林 , 10 : 庄稼 , 14 : 水 , 15 : 城市 拟区域内有杭州等 8 个地面气象站 , 梅登高桥等 10 Fig. 1 The ter rain a nd la nd2use t yp e s of t he simulated 个自动气象站 , 杭州站也为气象探空站 , 利用这些 a rea . 3 : Gla ssla nd , 5 : Gla ssla nd wit h t ree co ver , 气象站的观测资料 , 通过分析和插值 , 并经过质量 7 : Ever green fo re st , 10 : Cultivatio n , 守恒方程调整得到模式的初始场 。底边界是固壁边 14 : Water , 15 : U r ba n 界条件 ; 顶边界是垂直速度为零 , 其余变量为无穿 () ( )模拟区域建筑物帄均高度 a和密度 b 图 2 () ( ) Fig. 2 The mea n height aa nd densit y bof buil dings in t he simulated a rea 高 原 气 象 25 卷 826 图 3 算例 J U N01,J U N02 模拟结果与地面观测比较 ( ) ( ) () ( ) a梅登高桥站 : 风速 , b梅登高桥站 : 风向 , c留下站 : 风速 , d留下站 : 风向 Fig. 3 Co mpa ri so n bet ween t he si mulated result s of J U N01,J U N02 a nd surf ace o bservatio n. () ( ) aMeideng Gao qiao statio n : Wind sp eed , bMeideng Gao qiao statio n : Wind directio n , () ( ) cL iuxia st atio n : Wind speed , dL iuxia statio n : Wind di rectio n 透边界条件 ; 侧边界条件采用辐射边界条件 。水帄 , 梅登高桥站流场的变化也同样比 小 。冬季个例中 方向采用均匀网格 , 网格距为 1 k m 。垂直方向采 留下站大 。这表明本文所采用的建筑物方案能够较 用拉伸网格 , 1000 m 以下共有 14 层 , 最低层为 10 好地体现其对城市风场的影响 , 并且提高了模式的 m , 可以较细致地描述建筑物的高度 、密度分布 。 模拟性能 。 城市 密 度 主 要 由 城 市 建 筑 物 帄 均 高 ( 首先 , 分别进行考虑和不考虑建筑物影响两种 度 mea n 情况 的 模 拟 , 算 例 编 号 依 次 为 J U N01 、J U N02 、 ) ( buil di ng hei ght , MB H 和 建 筑 物 面 积 比 例 p er2D EC01 和 D EC02 , 用于检验模拟性能 。图 3 给出 )ce nt a ge of a rea occ upied by co n st r uctio n s , PA O C [ 17 , 18 ] 这两 个 因 素 决 定。所 有 建 筑 物 面 积 比 例 < 了夏季算例 J U N01 ,J U N02 的地面风速 、风向模 25 %和帄均高度 < 3 m 的区域为城市密度的第一等 拟结果与实际观测的比较 , 将考虑建筑物作用和不 级 ; 建筑物面积比例在 25 %,50 %之间 , 帄均高度 考虑建筑物作用的两种模拟结果进行比较 。根据模 在 3,18 m 之间时 , 为第二等级 ; 建筑物面积比例 拟区域内气象观测站点的分布情况 , 选取梅登高桥 在 50 %,75 %之间 , 帄均高度在 3,18 m 之间时 , 站 、留下站两个自动气象站进行对比 , 前者位于杭 为第三等级 ; 建筑物面积比例 > 25 % , 帄均高度 > ( ) 州市工业区内 图 2a 中 A 点, 后者位于西部郊区 18 m 时 , 为第四等级 。而建筑物面积比例一般不 () 图 2a 中 B 点。当考虑建筑物的影响后 , 由于其 会 > 75 % 。参 考 国 外 对 城 市 密 度 方 面 的 研 究 成 [ 17 , 18 ] 对气流的拖曳阻尼作用 , 使风速减弱 , 模拟所得风 果, 设计了九种不同建筑 物高 度和 密 度的 情 速和实际观测更接近 , 相差在 1 m/ s 左右 , 风向与 况 。利用 2001 年 6 月 16 日和 1998 年 10 月 20 日 实际观测之差一般不超过 60?; 而不考虑建筑物的 影响 , 模拟所 得风 速 和 观 测 之 差 较 大 , 为 2 m/ s ; 的气 象 条 件 设 计 敏 感 性 试 验 J U N03 , J U N11 、 梅登高桥站位于市区内 , 建筑物较密 、较高 , 对流 () 场的影响 也比 较 大 , 而 留 下 站 的 流 场 变 化 则 比 较 D EC03,D EC11 表 1。 表 1 建筑物高度 、密度的数值试验方案 建筑物的存在使城市地区的垂直速度增加 。如 算 例 J U N11 和 J U N03 相 比 , 最 大 增 加 了 0 . 09 Table 1 The schemes of numerical experiment m/ s 。当这种作用和城市热岛的上升气流结合起来 of diff erent building heights and densities 时 , 影响高度较高 。在城市下风方向的郊区则多为 PAOC MB H 下沉气流 , 这也是建筑物和热岛环流共同作用的结 16 % 36 % 64 % 果 。夜间大气层结稳定 , 上升气流受到抑制 , 同时 ( ) ( ) ( ) 10 m J U N D EC03 J U N D EC06 J U N D EC09 风速较小 , 建筑物对垂直速度的影响不大 。 ( ) ( ) ( ) 18 m J U N D EC04 J U N D EC07 J U N D EC10 在 冬 季的 算例 中 , 低层 风 速在 20 : 00 左右 较 大 , 此时建筑物引起的衰减也最明显 ; 对垂直速度 ( ) ( ) ( ) 30 m J U N D EC05 J U N D EC08 J U N D EC11 的影响高度比夏季低 。 3 . 2 对湍能分布的影响 3 建筑物影响的试验分析 图 6 是夏季城市地区湍能和湍流垂直扩散系数 差值的时空分布 。密集的建筑物对低层风场扰动作 3 . 1 对低层风场的影响 用 , 使更多的帄均动能转换成湍流动能 , 夏季算例 图 4 是 J U N03 和 J U N11 算 例 14 : 00 近 地 层 中 12 : 00,17 : 00 低层风速变化大 , 湍流动能中机 () 10 m风速流场分布 。建筑物对城市低层风场的 阻尼作用 , 使得空气流经城市地区时 , 动量损失 , 械产生作用较大 , 湍能明显增加 , 并通过此时较强 风速减小 。随着建筑物的增高和增密 , 气流的减速 的上升气流 , 将这种影响向高空传递 , 最大影响高 现象越明显 , 并出现了风场的辐合 。图 5a, b 分别 ( )度为 300 m , 约达到此时边界层高度 参见图 10a 的五分之二 。湍流垂直扩散系数差值的变化和湍能 为 J U N11 和 J U N03 、J U N11 和 J U N10 城 市 地 区 的变化规律一致 , 在湍能差异较大的时刻 , 湍流垂 风速差值的时空分布 。白天风速大 , 建筑物的阻尼 直扩散系数的变化最大 , 影响高度最高 。建筑物越 作用在低 层 风 速 较 大 时 体 现 得 较 明 显 。在 14 : 00 高越密 , 这种影响越明显 。 时 , 低层风速最大减少 1 . 6 m/ s 和 1 . 2 m/ s ; 在夜 间 02 :00 , 风速减小 0 . 4 m/ s 和 0 . 6 m/ s , 比白天风 速大时小 。 () 图 4 14 :00 近地层 10 m风速 、流场分布 ( ) ( ) aJ U N03 , bJ U N11 Fig. 4 The ho rizo ntal di st ributio ns of wind sp eed a nd wind vecto r of () gro und layer 10 mat 14 :00 高 原 气 象 25 卷 828 图 5 2001 年 6 月 16,17 日城市地区风速差值的时空分布 ( ) ( ) aJ U N11 与 J U N03 风速之差 , bJ U N11 与 J U N10 风速之差 The spatial 2tempo ral di st ributio ns of wind sp eed diff erence in cit y regio n o n 16,17 J une 2001 . Fig. 5 () ( ) adiff erence bet ween J U N11 and J U N03 , bdiff erence bet ween J U N11 and J U NO10 图 6 2001 年 6 月 16,17 日城市地区湍能和湍流垂直扩散系数差值的时空分布 ( ) ( ) aJ U N11 与 J U N03 湍能之差 , bJ U N11 与 J U N10 湍能之差 Fig. 6 The spatial2tempo ral di st ributio ns of t ur bulence ener gy diff erence a nd diff usio n pa rameter diff erence () in cit y regio n o n 16,17 J une 2001 . at ur bulence ener gy diff erence bet ween J U N11 a nd J U N03 , ( ) bt ur bulence ener gy diff erence bet ween J U N11 and J U N10 冬季城市地区湍流动能的分布如图 7 所示 。湍 , 如冬季的 21 : 00 ; 在夏季算例中 , 中午低层风 显 流动能出现了两个高值区 , 最强的一次出现在中午速大 , 建筑物引起的湍流动能增加明显 ; 夜间虽然 12 :00 , 此时低层风速小 , 热量交换强 , 热力作用产 热力的浮力作用减小 , 但由于风速小 , 建筑物引起 生的浮力项大小成为决定湍流动能的主要因素 , 湍 的湍流动能增加并不明显 。流动能出现了第一次峰值 。21 : 00 左右出现了另一 3 . 3 对地气之间动量和热量交换的影响次湍流动能峰值 , 但是高度比中午低 , 不超过 100 风速和大气稳定度是影响地表和大气之间动 m 。此时热量交换减弱 , 浮力项作用减小 , 但风速 较大 , 100 m 高度风速约为 6,7 m/ s , 城市建筑物 量 、热 量 交 换 强 度 的 两 个 主 要 因 素 , 一 般 风 速 越 引起的风速减小幅度大 , 增加了湍流动能中的机械 大 , 交换越强 ; 大气稳定度越高 , 交换越弱 。由前 产生项作用 , 成为决定湍能大小的主要因素 , 湍能 面的 分 析 可 知 , 建 筑 物 使 风 速 减 小 , 湍 流 交 换 加出现了第二个高值区 。不同建筑物高度和密度引起 强 , 大气稳定度降低 , 这些影响对地气之间动量 、 的湍能 差 值 和 扩 散 系 数 差 值 的 最 大 值 也 出 现 在 热量交换 的 作用 是 相 反 的 , 这 就 需 要 针 对 不 同 时 21 :00 , 这表明建筑物对湍流交换的 影 响 , 主 要 是 通过减小风速 , 增加机械产生项作用 , 加强湍流交 刻 、不同情况进行分析 , 讨论哪种影响起决定性作 换强度 。这种影响在风速较大时作用大 , 如果恰好 用 。 浮力 项 也 较 弱 , 在 两 者 共 同 作 用 下 , 湍 能 增 加 明 图 8 是不同时刻动量通量差值分布 。夏季算例 中 , 风速减小幅度较大 , 一般超过 0 . 5 m/ s , 在这 种情况下 , 风速减小对地气之间动量交换的影响大 图 7 1998 年 12 月 17,18 日城市地区湍能时空分布 ( ) ( ) () aD EC03,D E11 帄均湍能 , bD EC11 与 O EC03 湍能之差 , cD EC11 与 D EC10 湍能之差 Fig. 7 The spatial2tempo ral di st ri butio ns of t ur bulence ener gy in cit y regio n o n 17,18 December 1998 . () ( ) amea n t ur bulence of D EC03,D EC11 , bt ur bulence ener gy diff erence bet ween D EC11 () a nd D EC03 , ct ur bulence ener gy diff erence bet ween D EC11 a nd D EC10 高 原 气 象 25 卷 830 图 8 D EC11 与 D EC03 动量通量差值分布 ( ) ( ) () ( ) a16 :00 , b02 : 00 , c20 :00 , d02 :00 Fig. 8 Di st ributio n of mo ment um f l ux diff erence of D EC11 a nd D EC03 于湍流交换增强所产生的影响 , 使动量交换减弱 。 , 白天风速减小起决定性作 建筑物比较高大密集时 尤其以 16 : 00 最明显 , J U N11 和 J U N03 之差最大 用 , 热量通量绝对值减小 , 热量交换减弱 , J U N11 2 2 ) ( ( ) 为 - 0 . 15 kg/ m ?s。冬季的情况和夏季类似 , 比 J U N03 方案变化了 0 . 1 K k? g/ m?s; 夜间的 情风速减小起主导作用 , 动量通量减小 。20 : 00 风速 况相反 , 湍流交换加强起决定性作用 , 地气之间 大时 , 动量通量变化最 大 , D EC11 方 案和 D EC02 热量 交 换 加 强 。J U N11 比 J U N03 方 案 变 化 了 2 2 ) ( ( ) 方案之差为 - 0 . 1 kg/ m s?, 比其它时刻大一个 0 . 003 K k?g/ m?s。不同季节相比 , 夏季风速 减量级 。 小幅度大 , 所以白天热量通量减少幅度大 , 夜间 增 加幅度小 ; 冬季 20 : 00 风速减小幅度最大 , 此时 建筑物对热量通量的影响与动量通量不完全一 样 。图 9 给出了不同时刻热量通量差值分布 。白天 热量通量的变化幅度最大 。 3 . 4 对大气温度层结的影响地表温度高 , 热量由地表向大气传输 , 定义热量通 量为负 ; 夜间情况则相反 , 为正 。热量通量的正负 建筑物的存在增加了湍能 , 混合加强 , 改变了 号表明了地气之间热量传输的方向 , 绝对值大小表 温度的垂直分布 , 对城市边界层高度的发展变化产 生影响 。图 10 是夏季算例中城市地区的位温廓线 。 明热量交换的强弱程度 。从模拟结果可以发现 , 当 图 9 D EC11 与 D EC03 热量通量差值分布 ( ) ( ) () ( ) a14 :00 , b02 : 00 , c20 :00 , d02 :00 Fig. 9 Di st ributio n of heat f l ux diff erence of D EC11 a nd D EC03 方案中最明显 。这体现了不同建筑物高度 、密度对 建筑物变高 、变密时 , 低层大气和高层之间湍流交 换更强 , 大气层结不稳定性增加 , 白天更容易出现 温度层结不同程度的影响 。 强烈混合的情况 , 且出现的高度高 , 厚度大 , 边界 4 结论 层高度也相应增高 。在城市地区 , 中午 14 : 00 时 , 为了了解建筑物对城市气象环境的影响 , 在区 J U N11 、J U N07 和 J U N03 算例中 , 混合层的高度 域边界层模式的动量方程 、湍能方程中引入建筑物 分别为 750 , 630 和 440 m ; J U N11 的混合层厚度 作用 。通过与实际观测结果的对比表明 , 模式较好 也最大 , 约为 200 m 以上 。早晨 08 : 00 风速小 , 建 地体现了建筑物对城市风场的影响 , 提高了模拟性 筑 物 的 影 响 弱 , 湍 流 混 合 发 展 程 度 的 差 别 较 小 , 能 。根据城市密度特征 , 设计了不同的建筑物高度 和密度的敏感性试验 , 通过数值试验分析其对城市 J U N11 的边界层高度比 J U N07 和 J U N03 约高 70 动力结构的直接影响 , 以及对城市气象环境其它方 m , 差别较小 。 面的影响 , 得到以下初步结论 : 由 上 述 分 析 可 知 , 建 筑 物 的 作 用 使 冬 季 在 ( ) 20 :00会出现湍流交换的一个峰值 图 11, 此时大 ()1 建筑物对风场的阻尼作用一般会使城市 气稳定度下降 , 从位温廓线上可以相应 地发 现 80 m 高度以下没有出现 稳定 的 逆温 层结 , 在 D EC11 地区风速减小 , 在本文设计的算例中最大减小了 高 原 气 象 25 卷 832 图 10 夏季城市地区位温廓线 ( ) ( ) a14 :00 , b08 :00 , 其中空心圆点 、实心圆点和空心方框点分别代表 J U N11 方案 、 J U N07 方案和 J U N03 方案的计算结果 Fig. 10 Po tential temp erat ure p rofile of cit y regio n i n summer ()建筑物对地气之间动量交换的影响 , 风 3 速衰减起主导作用 , 使动量交换减弱 。对地气热量 交换的影响受风速减小和湍流加强两方面的共同作 用 。白天风速减小起决定性作用 , 热量交换减弱 ; 夜间湍流交换加强起决定性作用 , 热量交换加强 。 ()4 建筑物对动量的拖曳作用 , 以及建筑物 产生的尾流对湍流动能的贡献 , 和建筑物的形状 、 朝向关系密切 。气流经过不同形状 、不同高度 、不 同朝向的建筑物和街谷时 , 气流的减速 、尾流的形 成不完全一样 。这就需要在今后的研究中将建筑物 外形对于气流的影响通过参数化的形式加以考虑 , 更全面的引入建筑物的影响 。 致谢 : 本文所用杭州有关资料由浙江省气象局 提供 , 顾骏强研究员在本文工作过程中也给予诸多 帮助 , 特此致谢 。 参考文献 图 11 同图 10 , 但为 20 :00 Fig. 11 The sa me a s Fig. 10 , excep t fo r 20 :00 [ 1 ] So r bjan Z , M Ulia sz . 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N u merical st udy of ur ba n i mp act o n bo unda r y layer Int er natio nal Sympo si um o n Envi ro nment al Hydra ulics st r uct ure : Sen sitivit y to wi nd sp eed , ur ba n mo rp holo gy , a nd The Numerical Experiments of the Ef f ect of Urban Buil dings on Boun dary Layer Structure C H EN Ya n , J IA N G Wei2mei ( )De p a rt ment o f A t m os p he ric S ciences , N an j i n g U ni ve rsi t y , N an j i n g 210093 , Chi na Abstract : B uil di ng′s eff ect i s develop e d i n Re gio nal Bo unda r y L a ye r Mo del 。The si mulat e d re sult s il2 l u st rat e t hat it ca n si mulat e d t he eff ect of buil di ngs o n ur ba n ai r f lo w fiel d. Acco r di ng to t he ur ba n mo r2 p holo gy , we de si gn t he diff e re nt buil di ng hei ght s a nd de n sitie s. The si mulat ed re sult s sho w t hat t he buil d2 i ng s ca n wea ke n t he wi nd sp eed i n ur ba n a rea a nd lea d to co nver ge nce i n lo wer layer at mo sp he re . The wea ke n ca n reach a p ea k of 1 . 6 m/ s. The dyna mic p ro ductio n of t ur b ule nce i s st re ngt he ned a nd t he t ur bu2 le nce t ra n spo rt atio n i s great e r . The p re se nce of buil di ng lea ds to a mo re i n st a ble st ratificatio n wit h a mi x2 i ng layer . The top of bo unda r y layer ca n i mp ro ved . It lea ds to a wea ker e ner gy e xcha nge bet wee n at mo s2 p here a nd t he ea r t h . In da yti me t he heat e xcha nge bet wee n at mo sp here a nd t he ea r t h i s wea ke ned w hile st re ngt he ne d at ni ght . All of t he si mulatio n s ill u st rat e t hat t he buil di ng s p lay a n i mpo r t a nt role i n ur ba n ai r f lo w fiel d a nd bo unda r y la ye r st r uct ure , p a r ticula rl y w he n wi nd sp ee d i s great . Key words : U r ba n de n sit y ; U r ba n bo u nda r y layer st r uct ure ; B uil di ngs