建筑形态对城市大气环境有着至关重要的影响。然而，建筑形态与城市大气环境在不同尺度和季节之间的联系仍然有待研究。本文探讨了北京中心城区气象观测站和空气质量监测站周围半径分别为100m、200m、500m和1000m的圆形缓冲区内，二维和三维建筑形态对城市四季微气候和空气质量的影响。本文构建了6个二维建筑形态指数，分别是建筑斑块占比、斑块面积范围、变异系数、斑块密度、最大斑块指数和聚集度指数。在此基础上，构建了与二维指数物理意义相近的三维建筑形态指数，分别是建筑容积密度、建筑起伏度、建筑错落度、建筑高度密度、最高建筑指数和天空视域因子。采用相关分析和回归分析方法研究二维/三维建筑形态在不同季节和尺度上对观测气温、湿度、风速和空气质量的影响。结果表明，建筑形态与城市大气环境之间的关系高度依赖于尺度和季节，三维建筑形态对城市大气环境的影响要大于二维建筑形态。建筑形态与气温在各个季节都显著相关，并且相关性随着尺度的增大而增强。风速主要在500m和1000m缓冲区内与建筑形态显著相关，且相关程度在夏季最弱。秋冬季节建筑形态对相对湿度的影响较大，尤其在小尺度上（100m和200m缓冲区）。总体上，建筑容积密度对气温的影响最大，可以解释大于60%的方差；建筑高度密度对风速的影响最大，其增加10%将使风速降低1.8m/s。建筑起伏度和建筑高度密度与春季和秋季的PM2.5浓度密切相关，主要是由于建筑物排放的局地空气污染物造成的。为了改善北京市的大气环境状况，应当考虑减少建筑密度并适当增加建筑高度，同时限制建筑起伏度（即高差）。
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