In this study, Urban Climate Simulation was performed by 3-Dimensional Urban Canopy Model. The characteristics of urban climate were analyzed combining artificial land coverage, building size, heat production from the air conditioning and topographic conditions as physical variables which affects urban climate characteristics. The results are as follows. (1) The aspects of the urban climatal change is derived to be related to the combination of the building coverage ratio, building height and shading area. According to the building height, the highest temperature was increased by $2.1^{\circ}C$ from 2-story to 5-story building and the absolute humidity by 2.1g/kg maximum and the wind velocity by 1.0m/s was decreased from 2-story to 20-story building. (2) Whole heat generation was influenced by the convective sensible heat at the lower building height and by the artificial heat generation at the higher one over 20-story building influence to some extent of the building coverage ratio. The effect of the altitude is not more considerable than the other variables as below $1^{\circ}C$ of the air temperature. In the last, deriving the combination of building coverage and building height is needed to obtain effectiveness of the urban built environment planning at the point of the urban climate. These simulation results need to be constructed as DB which shows urban quantitative thermal characters by the urban physical structure. These can be quantitative base for suggesting combinations of the building and urban planning features at the point of the desirable urban thermal environment as well as analyzing urban climate phenomenon.
Kim, Sang-Ok;Yeo, In-Ae;Ha, Kyung-Min;Yee, Jurng-Jae;Yoon, Seong-Hwan
한국태양에너지학회:학술대회논문집
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2009.04a
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pp.176-179
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2009
In this study, Urban Climate Simulation was performed using 3-Dimensional Urban Canopy Model. The characteristics of urban thermal environment was analyzed by classifying land coverage and increasing natural land coverage ratio. The results are as follows. The characteristics of the land coverage on urban thermal environment formation can be summarized by the effects like higher temperature on the artificial coverage, and the contrary effects on the natural coverage. When the water coverage 100% was made up, maximum temperature was declined by $5.5^{\circ}C$, humidity by the 6.5g/kg, wind velocity by 0.6m/s, convective sensible heat by $400W/m^2$ and the evaporative latent heat was increased by $370W/m^2$ compared to when artificial coverage 100% was formed. These simulation results need to be constructed as DB which shows urban quantitative thermal characters by the urban physical structure. These can be quantitative base for suggesting combinations of the building and urban planning features at the point of the desirable urban thermal environment as well as analysing urban climate phenomenon.
Large eddy simulations have been performed within and over different types of urban building arrays. This paper adopted three dimensionless parameters, building frontal area density (${\lambda}_f$) the variation degree of building height (${\sigma}_h$), and the staggered degree of building range ($r_s$), to study the systematic influence of building spacing, height and layout on wind and turbulent characteristics. The following results have been achieved: (1) As ${\lambda}_f$ decrease from 0.25 to 0.18, the mean flow patterns transfer from "skimming" flow to "wake interference" flow, and as ${\lambda}_f$ decrease from 0.06 to 0.04, the mean flow patterns transfer from "wake interference" flow to "isolated roughness" flow. With increasing ${\lambda}_f$, wind velocity within arrays increases, and the vortexes in front of low buildings would break, even disappear, whereas the vortexes in front of tall buildings would strengthen and expand. Tall buildings have greater disturbance on wind than low buildings do. (2) All the wind velocity profiles and the upstream profile converge at the height of 2.5H approximately. The decay of wind velocity within the building canopy was in positive correlation with ${\lambda}_f$ and $r_s$. If the height of building arrays is variable, Macdonald's wind velocity model should be modified through introducing ${\sigma}_h$, because wind velocity decreases at the upper layers of the canopy and increases at the lower layers of the canopy. (3) The maximum of turbulence kinetic energy (TKE) always locates at 1.2 times as high as the buildings. TKE within the canopy decreases with increasing ${\lambda}_f$ and $r_s$ but the maximum of TKE are very close though ${\sigma}_h$ varies. (4) Wind velocity profile follows the logarithmic law approximately above the building canopy. The Zero-plane displacement $z_d$ heighten with increasing ${\lambda}_f$, whereas the maximum of and Roughness length $z_0$ occurs when ${\lambda}_f$ is about 0.14. $z_d$ and $z_0$ heighten linearly with ${\sigma}_h$ and $r_s$, If ${\sigma}_h$ is large enough, $z_d$ may become higher than the average height of buildings.
Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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v.33
no.6
s.113
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pp.98-108
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2006
The climate of urban area is an unstable type with considerable seasonal variation in precipitation wind speed, and temperature and it grows worse. Besides, ozone is a serious air pollutant in most of large cities. So worldwide, some of large cities are investing in forestry options to offset their climate problems, but lack of information has hindered comparisons of urban un cost effectiveness to other options. This research intends to study the economic benefits of tree shading of 19 parking lots in UCD campus. The economic benefits of tree shading are air conditioning savings, air quality, stormwater run-off, and other benefits. Especially, this study focuses how much the economic benefit of parking lot shading has been increased from 1995 to 2003 year by aerophoto. Some data on dimensions of parking lots and the number, size, tree species, and location of trees around each parking lot was inventoried. Two aerophotos(1995,2003) were used in order to analyze the increasement of tree canopy in 19 parking lots for 8 years. However, increasing coverage of trees and managing them for healthy growth would not be sufficient for avoiding adverse impacts by future climate change. Additional measures should be followed such as an increase of energy use efficiency and development of substitute energy. For example, coverage of trees help to save cooling energy by blocking solar radiation reaching parking cars and building structures through shading, and creating cool micro-climates through evapotranspiration. They also reduce heating demand by decreasing air infiltration and heat conduction out of the interior of buildings. Proper arrangement of vegetation over the parking lots can reduce cooling and heating costs. So proper planting design around hard space paving including species selection and location can significantly save cooling and heating energy. And a reduction in car and building's heating and cooling costs results in the reduction in energy demand which causes to emissions of air pollutants. Total increased tree canopy from 1995 to 2003 is $8,470.45m^2$ and the economic benefits is US$ 5,282.10. The economic benefit of one tree has been US$ 7.21 for 8 years. And an annually increased benefit is US$ 0.9 per a tree. If this kind of study is applied to studying the economic benefits of tree canopy in parking lots of Korea, it could result in guidelines of tree planting of parking lots. Because the trees selected for planting in parking lots were not suitable for an environment, the guidelines should contain a recommended list of trees. The guidelines should propose the shading percentage of parking lot when we plan a parking lot and contain the maintenance of trees in order to maximize the economic benefits of tree canopy.
Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology
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v.12
no.1
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pp.44-51
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2009
In order to determine air temperature difference by canopy layer in the forest, air temperatures were observed at Seolleung Park, Gahngnam-ku, Seoul. from November 9, 2007 to November 8, 2008 by 10 minute interval. The data were analyzed in terms of diurnal variation based on annual and monthly temperature difference. Using calm, less cloudy and no rainy weather data, average air temperature difference between forest and grass was observed as $0.8^{\circ}C$. The maximum air temperature difference was observed at 22:10, 23:20, 23:30 and 23:40 by $2.13^{\circ}C$ and the minimum one observed at 13:00 by $-0.84^{\circ}C$ in diurnal variation. The maximum temperature difference occurred at 19 : 50 on September by $3.67^{\circ}C$, Overall the air temperature in the forest was higher than that of grass at night and lower in midday.
The effect of buildings on flow in urban canopy is one of the most important problems in local/micro-scale meteorology. A large eddy simulation model is used to simulate the flow structure in an urban neighborhood and the bulk effect of the buildings on surrounding flows is analyzed. The results demonstrate that: (a) The inflow conditions affect the detailed flow characteristics much in the building group, including: the distortion or disappearance of the wake vortexes, the change of funneling effect area and the change of location, size of the static-wind area. (b) The bulk effect of the buildings leads to a loss of wind speed in the low layer where height is less than four times of the average building height, and this loss effect changes little when the inflow direction changes. (c) In the bulk effect to environmental fields, the change of inflow direction affects the vertical distribution of turbulence greatly. The peak value of the turbulence energy appears at the height of the average building height. The attribution of fluctuations of different components to turbulence changes greatly at different height levels, in the low levels the horizontal speed fluctuation attribute mostly, while the vertical speed fluctuation does in high levels.
Recently rapid urbanization facilitates development of high-rise building complex including apartment and office building in urban area. Many problems related with high-rise building are reported. Especially, unpleasant strong winds in pedestrian area are frequently encountered around the high-rise building. CFD simulation methods are used to analyze the wind environment of pedestrian level in high-rise building block. However the results show differences between CFD and measurement. The reason for the difference is that conventional CFD simulation couldn't consider the effect of trees, shrubs and plants which affect the wind environment. Canopy model is a solution to solve the limitation of CFD analysis. In this paper, the canopy model to predict wind environment of pedestrian level by CFD simulation will be proposed and the validity will be analyzed by comparison of measurement and CFD prediction.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.28
no.5
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pp.495-505
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2012
Modeling the effects of high-rise buildings on thermo-dynamic conditions and meteorological fields over a coastal urban area was conducted using the modified meso-urban meteorological model (Urbanized MM5; uMM5) with the urban canopy parameterization (UCP) and the high-resolution inputs (urban morphology, land-use/land-cover sub-grid distribution, and high-quality digital elevation model data sets). Sensitivity simulations was performed during a typical sea-breeze episode (4~8 August 2006). Comparison between simulations with real urban morphology and changed urban morphology (i.e. high-rise buildings to low residential houses) showed that high-rise buildings could play an important role in urban heat island and land-sea breeze circulation. The major changes in urban meteorologic conditions are followings: significant increase in daytime temperature nearly by $1.0^{\circ}C$ due to sensible heat flux emitted from high density residential houses, decrease in nighttime temperature nearly by $1.0^{\circ}C$ because of the reduction in the storage heat flux emitted from high-rise buildings, and large increase in wind speed (maximum 2 m $s^{-1}$) during the daytime due to lessen drag-force or increased gradient temperature over coastal area.
The purpose of this study was to evaluate the urban heat island (UHI) intensity and the corresponding surface temperature forecast obtained using the local data assimilation and prediction system (LDAPS) of the Korea Meteorological Administration (KMA) against the AWS observation. The observed UHI intensity in Seoul increases during spring and winter, while it decreases during summer. It is found that the diurnal variability of the UHI intensity peaks at dawn but reaches a minimum in the afternoon. The LDAPS overestimates the UHI intensity in summer but underestimates it in winter. In particular, the model tends to overestimate the UHI intensity during the daytime in summer but underestimate it during the nighttime in winter. Moreover, surface temperature errors decrease in summer but increase in winter. The underestimation of the winter UHI intensity appears to be associated with weak forecasting of urban temperature in winter. However, the overestimated summer UHI intensity results from the underestimation of the suburban temperature forecast in summer. In order to improve the predictability of the UHI intensity, an urban canopy model (MORUSES) that considers urban effects was combined with LDAPS and used for simulation for the summer of 2017. The surface temperature forecast for the city was improved significantly by adopting MORUSES, and there were remarkable improvements in urban surface temperature morning forecasts. The urban canopy model produced an improvement effect that weakened the intensity of the UHI, which showed an overestimation during summer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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