Abstract In this study, large eddy simulation (LES) is adopted to evaluate the aerodynamic and deposition effects of street trees on fine particulate matter (PM2.5) concentration within street canyons. The Extended Nonperiodic Domain LES for Scalar Transport (ENDLESS) is used to allow exploration of vegetation effects at a neighborhood scale (up to 100 canyons) while maintaining a reasonable resolution required to resolve flow patterns within each canyon. We investigate three emission scenarios: (i) only local traffic emissions within the canyon (the first canyon in the urban environment); (ii) only background pollution originating from the upwind canyons; and (iii) a combination of scenarios (i) and (ii). Numerical results show that the presence of trees has different effects on the PM2.5 level within canyons in different emission scenarios and at different spatial scales. At the street scale with only local traffic emissions, aerodynamic effect of trees results in an increase in the concentration near leeward walls and a decrease in the concentration near windward walls, which overwhelms the deposition effect. On the other hand, trees have a negligible impact on the transport of background pollution into the canyon or its distribution within the canyons. The deposition has beneficial effects that only manifest in a considerable way at the neighborhood scale. Finally, the effect of trees on a simple operational urban pollution model (OUPM) is investigated. After modifications for aerodynamic and deposition effect of trees, the predictions of the OUPM show good agreement with LES results.

中文翻译：

---

行道树对 PM2.5 浓度的空气动力学和沉积效应：从街道到邻里尺度

摘要 本研究采用大涡模拟（LES）来评估行道树的空气动力学和沉积对街道峡谷内细颗粒物（PM2.5）浓度的影响。用于标量传输的扩展非周期域 LES (ENDLESS) 用于允许在邻域尺度（最多 100 个峡谷）上探索植被效应，同时保持解析每个峡谷内流动模式所需的合理分辨率。我们调查了三种排放情景：（i）仅峡谷内（城市环境中的第一个峡谷）内的本地交通排放；(ii) 仅源自逆风峡谷的背景污染；(iii) 情景 (i) 和 (ii) 的组合。数值结果表明，树木的存在对 PM2.5 的影响不同。5 级在不同排放情景和不同空间尺度下的峡谷内。在只有局部交通排放的街道尺度上，树木的空气动力学效应导致背风墙附近浓度增加，迎风墙附近浓度降低，从而压倒了沉积效应。另一方面，树木对背景污染进入峡谷或在峡谷内分布的影响可以忽略不计。沉积具有有益效果，仅在邻域范围内以相当大的方式表现出来。最后，研究了树木对简单操作城市污染模型 (OUPM) 的影响。在对树木的空气动力学和沉积效应进行修改后，OUPM 的预测与 LES 的结果非常吻合。在只有局部交通排放的街道尺度上，树木的空气动力学效应导致背风墙附近浓度增加，迎风墙附近浓度降低，从而压倒了沉积效应。另一方面，树木对背景污染进入峡谷或在峡谷内分布的影响可以忽略不计。沉积具有有益效果，仅在邻域范围内以相当大的方式表现出来。最后，研究了树木对简单操作城市污染模型 (OUPM) 的影响。在对树木的空气动力学和沉积效应进行修改后，OUPM 的预测与 LES 的结果非常吻合。在只有局部交通排放的街道尺度上，树木的空气动力学效应导致背风墙附近浓度增加，迎风墙附近浓度降低，从而压倒了沉积效应。另一方面，树木对背景污染进入峡谷或在峡谷内分布的影响可以忽略不计。沉积具有有益效果，仅在邻域范围内以相当大的方式表现出来。最后，研究了树木对简单操作城市污染模型 (OUPM) 的影响。在对树木的空气动力学和沉积效应进行修改后，OUPM 的预测与 LES 的结果非常吻合。树木的空气动力效应导致背风壁附近浓度增加，迎风壁附近浓度降低，从而压倒沉积效应。另一方面，树木对背景污染进入峡谷或在峡谷内分布的影响可以忽略不计。沉积具有有益效果，仅在邻域范围内以相当大的方式表现出来。最后，研究了树木对简单操作城市污染模型 (OUPM) 的影响。在对树木的空气动力学和沉积效应进行修改后，OUPM 的预测与 LES 的结果非常吻合。树木的空气动力效应导致背风壁附近浓度增加，迎风壁附近浓度降低，从而压倒沉积效应。另一方面，树木对背景污染进入峡谷或在峡谷内分布的影响可以忽略不计。沉积具有有益效果，仅在邻域范围内以相当大的方式表现出来。最后，研究了树木对简单操作城市污染模型 (OUPM) 的影响。在对树木的空气动力学和沉积效应进行修改后，OUPM 的预测与 LES 的结果非常吻合。树木对背景污染进入峡谷或在峡谷内分布的影响可以忽略不计。沉积具有有益效果，仅在邻域范围内以相当大的方式表现出来。最后，研究了树木对简单操作城市污染模型 (OUPM) 的影响。在对树木的空气动力学和沉积效应进行修改后，OUPM 的预测与 LES 的结果非常吻合。树木对背景污染进入峡谷或在峡谷内分布的影响可以忽略不计。沉积具有有益效果，仅在邻域范围内以相当大的方式表现出来。最后，研究了树木对简单操作城市污染模型 (OUPM) 的影响。在对树木的空气动力学和沉积效应进行修改后，OUPM 的预测与 LES 的结果非常吻合。