长江三角洲城市群对夏季日降水特征

利用耦合了单层城市冠层模型UCM的中尺度模式WRF,探讨了长江三角洲地区城市化对夏季日降水特征的影响。结果表明,WRF模式能较好地再现长三角地区2003—2007年夏季降水的空间分布, 比较成功地模拟出了降水中心的位置及强度。城市化使得长三角地区夏季降水日数减少了1～5 d,这种降水日数的减少主要是由于城市化使小雨日数减少引起。城市化增强了长三角大部分地区的日降水强度。进一步对长三角地区4个典型城市群宁镇扬、苏锡常、上海和杭州湾城市群进行了夏季降水日变化分析,得出城市化对降水日变化的影响存在一定的区域差异。对于长三角整个大城市群,城市化对降水量、降水强度日峰值出现时刻以及降水强度日峰值大小无明显影响,而使得降水量日峰值减少。城市化使得苏锡常地区降水量日峰值略有增加,宁镇扬和上海地区降水量日峰值都减小,而杭州湾城市群区降水量日峰值出现时刻延后。城市化使得4个典型城市群降水强度日变化曲线形态发生改变,使得上海地区降水强度日峰值出现时刻延后,使得杭州湾城市群区夜雨增强。     

长江三角洲城市群对夏季日降水特征影响的模拟研究

利用耦合了单层城市冠层模型UCM的中尺度模式WRF,探讨了长江三角洲地区城市化对夏季日降水特征的影响。结果表明,WRF模式能较好地再现长三角地区2003—2007年夏季降水的空间分布,比较成功地模拟出了降水中心的位置及强度。城市化使得长三角地区夏季降水日数减少了1～5 d,这种降水日数的减少主要是由于城市化使小雨日数减少引起。城市化增强了长三角大部分地区的日降水强度。进一步对长三角地区4个典型城市群宁镇扬、苏锡常、上海和杭州湾城市群进行了夏季降水日变化分析,得出城市化对降水日变化的影响存在一定的区域差异。对于长三角整个大城市群,城市化对降水量、降水强度日峰值出现时刻以及降水强度日峰值大小无明显影响,而使得降水量日峰值减少。城市化使得苏锡常地区降水量日峰值略有增加,宁镇扬和上海地区降水量日峰值都减小,而杭州湾城市群区降水量日峰值出现时刻延后。城市化使得4个典型城市群降水强度日变化曲线形态发生改变,使得上海地区降水强度日峰值出现时刻延后,使得杭州湾城市群区夜雨增强。     

兰州城市热岛效应特征及其影响因子研究

利用1958-2003年兰州及临近两个乡村气象站气温资料,研究了兰州城市热岛效应特征和导致热岛效应季节差异及其年代际变化趋势的主要气象因子。结果表明：近40多年来,兰州城市热岛效应一直呈增强趋势,热岛效应在冬季尤为显著;在日变化中以02：00热岛效应最为明显,而14：00效应较小。冬季逆温层、夏季城市下垫面对热岛效应的季节差异影响较大。城市发展导致热岛效应增强,而部分气象要素的年代际异常加剧了热岛效应。     

滨海城市化地区热岛效应的遥感分析研究——以防城港为例

为研究防城港市热岛效应的时空变化特征及其驱动因素,设置热场强度、热岛比例指数及热岛强度3个评价指标,选用2001,2008,2015及2009年遥感数据分别进行热岛效应年际变化和季节变化分析;利用气象站数据对遥感结果进行验证;同时,从城市下垫面的组成、城市建成区面积变化以及社会经济数据等方面对热岛效应的驱动因素进行分析,研究结果表明:(1)防城港市热场强度呈逐年递增的趋势,港口区强热岛区增幅最快,年均增长率达到26.72%;(2)城市热岛比例指数逐年递增,东兴市最高,达到0.32;(3)防城港市热岛效应季节变化明显,冬春季最弱,秋季最强;(4)城市绿地和水体对城市热岛效应具有明显的降温作用。上述研究成果可为防城港市创建全国园林城市提供科学合理的建议。     

夏季长三角城市群热岛效应及其对大气边界层结构影响的数值模拟

利用WRF/Noah/UCM模拟系统对长三角地区城市群进行了2003—2007年共5个夏季的高分辨率数值模拟,研究了夏季长三角城市群热岛效应及其对大气边界层影响。开展了2组平行的积分试验,控制试验为MODIS遥感资料给出的地表特征分布,敏感性试验将长三角地区的城市表面改为农田类型,其他与控制试验完全相同。两组试验的对比分析表明城市群热岛存在明显的日变化特征,热岛效应白天向上发展较高,夜间地表热岛强度明显增强。城市热岛导致午后城市上空产生强烈的局地上升气流,从而使得低层大气以补偿流的形式向城市辐合,然而在夜间上升运动很微弱。伴随这种热力状况的日变化,大气边界层高度也存在明显的日变化,白天增高,夜间降低。同时,白天城市边界层内风速明显减小,夜间地面风速减小加剧,但夜间边界层顶风速却有所增强。另外,城市化还会导致“城市干岛”现象,且其白天强度大于夜间。     

重庆市城市热岛效应变化特征及减缓措施

利用1961～2016年重庆市逐日气温资料,分析讨论了重庆市主城区56年城市热岛效应的变化趋势和年变化特征,并利用2009～2016年的逐时气温资料分析讨论了城市热岛效应的日变化特征。结果表明:56年来重庆市城市热岛效应总体呈上升趋势,各季节中盛夏上升最明显;重庆市城市热岛效应存在明显的年变化特征,盛夏的热岛效应最强,初春次之,仲春至初夏的热岛效应最弱;重庆市城市热岛效应具有较明显的日变化特征,各季节热岛效应均表现为白天弱,夜间强。重庆市城市热岛效应的形成及其变化,既受到地理位置、气象条件等自然因素的影响,更由城市下垫面变化(绿地和水体的面积及分布)、大气污染、人为热排放等城市化进程因素所决定。结合重庆城市特点综合运用多种措施可以减缓重庆城市热岛效应。      

上海地区盛夏高温分布和热岛效应的初步研究

根据1997～1998年的7～8月高温加密观测资料和卫星遥感资料,应用自然正交函数分解技术(EOF),对上海地区盛夏高温分布的气候平均场和第一特征场进行了分析.上海地区盛夏平均高温场分布具有显著的城市热岛效应特征.作者详细讨论了市区建成面积、土地利用类别、人口密度和人为热等都市化因素对热岛效应范围和强度的影响,并做出定量的估计,提出了缓解城市热岛效应的若干对策.第一特征场分析表明,风向是影响上海地区热岛效应范围和强度变化的最主要的气象因子.     

遂宁市海绵城市建设对其热岛效应影响的评估

利用2011～2017年遂宁市主城区气温观测资料、MODIS卫星遥感资料,Landsat TM影像资料,结合遂宁市海绵城市建设,对遂宁市主城区城市热岛效应进行评估,得到以下结论:气象观测资料显示遂宁市主城区存在城市热岛效应,且从2011～2016年,其热岛效应总体呈下降趋势;遂宁主城区夏季热岛强度最强,春季次之。基于MODIS卫星资料分析得到:2011～2014年,遂宁主城区的城市热岛范围逐渐扩大;强热岛和极强热岛主要集中市中心,2016年到2017年,城市热岛出现了一定的缓解,强热岛和极强热岛被消除。2017年极端高温下的遂宁市主城区城市热岛效应比2006年的弱。海绵城市建设增加了遂宁市主城区绿地面积、水域面积、改变了城市路面、合理规划了城市建设,使遂宁市主城区热岛效应得到了一定的缓解。      

西安地区热岛效应与景观生态格局相关性研究

从景观生态学角度出发,基于2013年西安地区逐日平均、最高和最低气温数据以及遥感影像资料,运用数理统计和数字图像处理等方法,研究冬、夏季节地面气温表征的城市热岛效应变化特征,获取土地覆盖/利用类型信息。在此基础上,分析该地区景观格局特征,以及热岛效应与土地利用景观格局的关联性。结果表明:西安市城市建成区冬季、夏季均存在明显的热岛效应,且热岛效应对日最低温度敏感性更高;热岛效应强度与城镇用地和林地的面积、破碎度、斑块占景观总面积比、景观形状和斑块结合度均存在联系,且热岛效应对城镇用地景观格局的敏感性冬季高于夏季,而对林地景观格局的敏感性则是夏季高于冬季。     

城市地表特征对京津冀地区夏季降水的影响研究

本文利用京津冀地区24个气象站的日降水资料和耦合有单层城市冠层模式(SLUCM)的中尺度数值模式WRF的模拟结果,研究了城市地表特征对京津冀地区夏季降水的影响。结果表明,在京津冀城市面积迅速增长的近三十年(1981~2010),该地区大部分站点的降水量都呈现减少的趋势,减少最明显的站点主要集中在京津唐城市区域,其中≥50 mm的降水量减少趋势占总降水量减少趋势的50%以上。城市扩张可能是造成京津冀降水时空格局改变的因素之一。通过对比分析控制试验与敏感性试验的模拟结果,发现城市化引起的地表特征的改变使北京、天津、唐山主要城市地区的降水量和降水频次都有明显减少,而城市群下风向的降水量和降水强度则明显增加和增强,其中50 mm以上等级的降水量变化最为显著,贡献率在60%以上。城市地表特征使北京、天津和唐山地区50 mm以上等级降水量的百分比下降了6%~20%,下风向地区增加了8%。城市地表特征也影响了主要城市和城市群下风向地区降水量的日变化结构,使北京和唐山几乎所有时段的降水量都有所减少,而城市群下风向降水量的增加主要发生在白天。研究发现城市地表特征对深对流的抑制(加强)可能是造成京津冀地区降水减少(增多)的重要原因,而由于城市地表蒸发量的改变引起的潜热通量和对流有效位能的改变则可能是引起深对流变化的重要因素。     

格点资料在城市气候变化研究中的应用

为了解浙江省城市增暖的地域差异及其受热岛效应影响的程度,对杭州、宁波、温州3个城市的气候变化趋势进行了分析。为减少观测资料的非均一性,运用最优插值法将浙江省1971—2010年62个站点资料的信息植入到NCEP月平均温度资料的背景场中,得到格距为5 km的格点资料。研究结果表明:3个城市在近40年表现出明显的增温趋势,城区增温明显快于乡村的。各地区增温率的时空变化存在一定差异,与人口密度、工业总产值、用电量及车辆拥有量等经济数据的分布及变化基本一致。沿海城市温州增温率最小,但城乡差异最明显。同样为沿海城市的宁波,由于经济发展地域差别较小,虽表现最明显的增温,但城市热岛效应最弱。3个城市的热岛效应及热岛增温贡献率均存在明显的季节变化:杭州的热岛效应呈春、夏、冬、秋依次减弱的变化规律;温州则呈春、秋、冬、夏依次减弱的变化规律;宁波类似于城市群发展的模式,导致其热岛效应较不明显,以夏季和秋季最强。城市化发展引起的增暖占有较大的比重,杭州和温州年平均气温的增加大约有1/3是由城市化引起的,其中杭州夏季热岛增温贡献率达到2/3以上,温州春、夏季热岛增温贡献率均达到43%左右,宁波城市热岛增温贡献率相对较小,夏季的最大,为20%左右。     

利用区域边界层模式对杭州市热岛的模拟研究

利用一个三维非静力区域边界层数值模式,对杭州地区城市热岛现象进行了数值模拟。数值模拟结果表明,杭州地区存在明显的城市热岛现象。夏季城市热岛现象较强,春秋季次之,冬季较弱。利用资源卫星遥感资料反演所得的地表温度,以及与地面气象站观测资料和数值模拟结果相比较,数值模拟结果和实测结果吻合得较好。在此基础上,模拟并探讨了人为热源、风速、地面粗糙度等因素对城市热岛强度的影响。     

杭州湾北岸持续热浪天气特点及城市化发展的影响

伴随21世纪的到来,杭州湾北岸持续热浪事件出现频率高、持续时间长、影响范围广、强度强、出现的气温极值高。使用NCEP资料和天气学方法,对4次持续热浪过程进行分析,在副高持续增强脊线北移至30°N,当高层南亚高压分裂东移,高低空负涡度出现垂直叠加,或因台风外围环流影响,出现强烈的下沉和晴空辐射增温,再加上平流增温、以及前期持续高温的累积效应等综合因素,杭州湾北岸出现持续区域热浪。21世纪以来,持续热浪期间,白天高温和酷热时长都出现延长,且酷热时长延长得更明显。此外,嘉兴日照时数出现减少,而气温仍较快升高的现象可能与城市化快速发展导致的城市＂热岛效应＂有关。目前,杭州湾北岸城市群＂热岛效应＂已经综合影响到热浪期间城市间的温差关系上。     

北京地区热岛非均匀分布特征的卫星遥感-地面观测

针对北京城市热岛的空间变化特征及其发展趋势,重点探讨了北京城市热岛总体演变趋势及其多尺度非均匀分布特征与城市建筑群面积、中高层建筑群空间布局的相关关系。采用晴空过程北京城郊地面自动气象站AWS(Automatic weather station)气温观测真值对卫星遥感云顶黑体温度TBB(Temperature of black body on the top of cloud)高分辨率场实施变分订正,解决城市热岛研究中高分辨率卫星遥感的客观性订正问题。研究结果揭示了北京城市建筑群面积及中高层建筑群布局对城市热岛群总体演变趋势、多尺度热岛群非均匀分布特征的显著影响效应。结果表明,北京晴空过程城区及近郊区多尺度热岛效应可由强、弱程度不同的热岛群"合成",北京地区热岛分布呈多尺度非均匀特征,即城区东西两侧为强热岛区,城西北园林区与古城中轴线区域为相对弱热岛区;在北京城市高速发展背景下,城郊街区热岛群的非均匀分布特征与城市建筑群布局之间存在着相关关系;城市建筑群面积及中高层建筑密集程度的差异可产生区域性强弱不同的热岛效应,这间接反映出北京城郊中高层建筑群暖气或空调排放热源的局地影响效应。上述研究结果可为城市发展有关建筑群布局与园林绿地规划设计提供科学依据。     

基于Landsat卫星数据的山东临沂市热岛效应研究

利用Landsat卫星数据分别反演了2005年和2014年临沂市的地表温度和不透水层指数，分析了城市化进程对临沂市热岛效应的影响。结果表明，2005年临沂市表现为中等强度的热岛效应，2014年表现为强热岛效应。利用地面站点资料统计分析来看，2005～2014年，临沂市热岛强度总体呈波动增加的趋势,冬季最强，春秋季次之，夏季较弱。分析城市化因子发现，城市经济、人口、用电消耗、城市房屋面积增量等多个因素对城市热岛强度变化的影响，其相关系数分别为0.86、0.82、0.67、0.81，其中房屋面积增量与热岛强度增强密切相关。从不透水层指数分布图的动态变化来看，也说明了城市化进程中城镇建筑和硬化的路面的增多导致了热岛强度的增强。     

成都地区夏季城市热岛变化及其与城市发展的关系

利用2000-2010年MODIS地表温度产品影像,结合DMSP/OLS夜间灯光数据,分析了成都地区夏季城市温度场及其城市热岛变化的分布特征及其演变规律。结果表明：随着城市化加快,成都地区夏季热环境发生了较大变化,整个区域以中温区向次高温区转换为主。成都地区热岛效应昼夜变化较大：白天热岛面积不断增大,与周围卫星城热岛连成一体,2000年和2010年城市热岛对区域的增温贡献分别为0.13℃和0.29℃,变化量达0.16℃,夜间并不存在大面积强热岛区。旧城区内城市热岛面积有所增加,但不显著,城市扩展区内热岛的规模显著增大,2010年较2000年新增强热岛区域面积166.43 km²,变化幅度达54%。高城市化水平的成都市地区的日较差相对于周边低城市化水平地区明显减少。同时,城市热岛还与人口的平方根具有很好的正相关关系,成都地区非农业人口规模每增长100万人,热岛效应强度增加0.4℃。