土地扩张对城市边界层风热环境影响的模拟研究——以沈阳市为例

利用WRF模式中的UCM+AH城市冠层方案,以2005年8月两个晴天为天气背景,对比研究了1993年与2005年不同下垫面情况下,沈阳市城市扩张对近地层风热环境及边界层的影响。结果表明:UCM+AH方案能够较合理准确地模拟出城市范围的2 m气温与10 m风速的日变化特征,且对2 m气温的模拟效果要优于10 m风速;模拟2 m气温的日较差偏大,模拟10 m风速系统性偏高0.5—1.0 m·s-1;城市土地扩张后,城区普遍增温,且夜间增温幅度较大,扩建城区夜间最大增温能达到7℃,老城区在夜间增温幅度最大可达3℃,上风向增温幅度较大;城区日间增温不明显,在0—1℃;城市土地扩张后,老城区风速普遍减小,但减小值1 m·s-1;扩建城区风速减小近1 m·s-1,城区内可能出现的高温辐合中心对周围近地层风速有加速作用;城市扩张对边界层最显著的影响体现在午后,城区的扩张增大了湍流动能的影响范围,湍流动能在数值上增加0.2—0.3 m2·s-2;扩建城区上空的边界层高度在14时抬升100—200 m,且下风向边界层内部的局地环流与垂直上升运动增强。     

日照港地区一次强飑线天气过程分析

1992年7月2日16时20分至17时15分日照地区出现了一次强飑线天气过程,飑线过境时气象要素变化显著(见图1)。气压涌升约4hPa,气温剧降8℃,相对湿度猛增26％,风向突变,风力迅速增至10级以上,最大风速达26m/s,创本地区有史以来瞬时风速最大纪     

非冻结水体对气温影响的观测试验与模拟评估

为定量评估水体对温度的影响,通过观测试验和数值模拟研究不同尺度水体的影响范围,并进行敏感性试验分析,得到以下主要结果:(1)观测试验表明,冬、春季水体对周围的影响主要表现为夜间增温和白天降温,离水体越近,效果越明显,影响范围小尺度水体冬季可达200 m,春季影响距离减小,大尺度水体可达1 km,水体的增温作用存在背景风速阈值,小尺度水体的阈值为3 m·s~(-1),大尺度水体的阈值为4 m·s~(-1),当背景风速小于阈值时,增温作用显著,大于阈值时,增温作用不显著,白天降温作用受风速的影响不大。(2)数值模拟结果表明,不同尺度水体对温度均有白天降温、夜间升温的作用,以0.05℃为标准,小尺度水体对温度的影响范围达到100 m,以0.2℃为标准,大尺度水体的影响范围达到3.7 km左右。(3)对背景风速、初始温度、天气状况的敏感性分析表明,夜间,当风速小于对应阈值时,风速越大,水体对下风向的影响越大,大于对应阈值时,水体的影响不随风速变化而变化;白天,水体对下风向的影响受初始风速的影响不如夜间明显,夜间,温度越高,水体的影响距离越小,白天反之,水体对温度的影响随天气变化显著不同。     

热带气旋外围环流影响下深圳高温的定量估算

利用NCEP再分析资料提供的风、湿度、垂直速度等资料及深圳地面观测数据,分析热带气旋外围环流造成深圳高温的原因。基于热力学能量方程,估算各因子的增温率和增温比例。结果表明:非绝热加热项是深圳高温的热量基础,增温比例为90.2%,平均增温率为0.83℃·h~(-1),假设8:00-14:00时增温率不变,计算出平均情况下,非绝热加热项使14时温度比08时增加5.0℃。其次湿度减小引起的增温、气流下沉增温、暖平流是深圳出现高温的重要因素,各自的增温比例分别为7.6%、3.8%、7.0%,总的增温率为0.17℃·h~(-1),计算出平均情况下,这3项可使14时温度比08时增加1.12℃。即热带气旋外围环流影响下,非绝热加热项对增温贡献最大,其中由于空气相对湿度小,定压比热减小,增温贡献较大;空气干绝热下沉增温使局地温度升高,但贡献较小;暖平流使局地温度的升高,贡献较大。     

基于测风塔数据的最大风速与极大风速 关系研究

利用辽宁省风能资源专业观测网2009年6月至2010年5月26座测风塔10—70 m(部分塔为100 m)高度的逐10 min梯度风观测数据,采用线性相关分析的方法,研究了近地层最大风速和极大风速的关系。结果表明:年内最大风速与极大风速多数出现在同一大风天气过程中,但极大风速并非主要发生在出现最大风速的20 min内;最大风速和极大风速易出现在午后和傍晚;极大风速与最大风速普遍具有较好的线性相关关系,日时距、10 min时距和大风条件下,日时距的相关性最好,平均相关系数达到0.970;不同时距和大风条件下,极大风速与最大风速的比值系数相差不大,但从相关性看可以考虑优先使用日时距样本的最大风速推算极大风速;随着高度的增加,极大风速与最大风速的比值系数减小,10 m高度日极大风速是日最大风速的1.42倍左右,70 m高度则是1.24倍左右,利用最大风速推算不同高度极大风速时不宜采用统一的比值系数。     

基于ENVI-met的福州大学校区冬季热环境模拟与热舒适度变化分析

选取福州大学校园教学区为研究区域,基于典型冬季日背景,运用三维非静力微气候模型ENVI-met,分析模拟校园热环境的差异变化及其热舒适度响应。结合实地勘测,对模型进行校准和验证。结果表明：ENVI-met模型能较好地表征室外热环境,准确预测温度和相对湿度的日变化趋势。混凝土路面、灰色地砖路面行人高度的日平均气温分别比草地高出0.1 ℃和0.3 ℃,逐时最大温差分别为0.68 ℃和0.65 ℃。建筑物阴影和树阴可降低行人高度的气温1.1—1.9 ℃;同一组团在有无遮阴的条件下,平均辐射温度（T_mrt）相差最大可达30 ℃;树木附近和建筑物组团内部生理等效温度（PET）值较小,比硬质路面低2—3个等级。无植被方案下,高温低湿区范围有所扩张,在垂直方向上的增温效应可伸展至10.5 m;风速最大增幅可达1.23 m·s^-1,平均辐射温度较高区域的面积增加了69.25%;热舒适区和热不适区面积分别增加了19.78%和2.03%。     

关于5月5日甘肃黑风天气的情况汇报

1 天气概况今年5月5日中午12时左右,我省河西走廊的酒泉、嘉峪关、张掖、金昌、武威及中部偏北地区的白银、定西等地市,自西北向东南出现了大风、沙尘暴天气,平均风力6—7级,最大风力9级。15时42分首先在金昌市附近生成黑风,天昏地暗,伸手不见五指,能见度降为0m,瞬间最大风速34m/s,达12     

呼伦贝尔市降雪含水比变化特征研究

利用1991—2020年11月至次年4月呼伦贝尔市16个国家气象站24 h(08—08时)累积降水量、24 h新增积雪深度、日平均地面温度、日平均地面风速等资料,通过对筛选出来的降雪事件分析全市降雪含水比的变化特征,并分析地面温度和地面风速对降雪含水比的影响,研究结果表明：(1)呼伦贝尔市24 h降雪含水比平均值为10.01,中位数为9.30,众数为11.50;变化范围跨度较大,主要集中在2.00～22.00,降雪含水比大于22.00的极端值出现频率较低。(2)呼伦贝尔市各地平均降雪含水比空间分布存在差异,不同台站的平均降雪含水比变化范围在8.69～11.72;11月至次年3月平均降雪含水比稳定在10.00附近,12月最大,4月最小,存在显著月变化特征。(3)不同量级降雪的平均降雪含水比不同,中雪约为10.00、大雪约为9.00、暴雪及以上为8.60,呈现出降雪量级越大其值越小的特征。(4)地面温度为-18.0～-3.0℃,平均降雪含水比稳定在10.00～11.00;当地面温度低于-18.0℃或高于-3.0℃时,平均降雪含水比不稳定,呈跳跃性,忽高忽低。地面风速> 4.5 m·s...     

中亚地区近130多a温度变化特征

利用戈达德太空研究所(Goddard Institute for Space Studies,GISS/NASA)建立的全球网格点月平均地表温度距平序列,通过一元线性回归、M-K检验对中亚地区1880～2011年地面气温变化的基本特征进行分析和讨论。结果表明:近130 a来,中亚地区温度变化趋势率为0.073℃/10 a,接近于全球,高于我国的近百年温度变化趋势率;中亚地区1、4、10月呈增温趋势,其中1月份温度变化幅度最大,4、10月份增温趋势率较大;而7月份呈微弱降温趋势。中亚地区年平均温度在20世纪80年代初期发生突变,出现较大的增温趋势,尤其是近50 a,增温明显。     

长清国家气象站迁移前后风速差异分析

利用济南市长清区常年风资料、2001年1月-2010年1月旧站观测风资料、2009年7月和10月以及2010年新站观测风资料,分析了新、旧测站风速差异情况.结果显示:2009年7月、10月以及2010年1月新站观测风速明显大于旧站,且夜间风速差值大于白天,日最大和日极大风速差值分别为7.5 m/s和8.8 m/s;从各时次风速差值、日最大风速差值和极大风速差值的标准差可以看出,10月份的差值标准差最大,说明10月份新、旧测站观测的风速差异大.2010年新站月平均风速的变化和旧站常年月平均值变化趋势一致,都是春季及冬季风速大,但新站观测的月平均值明显大于旧站常年值;2010年新站最大平均风力≥6级和极大风力≥8级的日数均远远多于2001-2009年旧站任何一年.t检验显示,2010年新站月平均风速与常年旧站月平均风速差值具有显著性差异.     

如东沿海近地层风速及风能时空分布特征研究

利用如东东凌风塔2005年观测资料,研究了该区域近地层风速及风能时空分布特征。结果表明,如东沿海地区5月前后是大风值时段,12月前后为次大风值时段;日变化中,风速最大值出现在17时左右,且高层滞后低层约1小时;风速随高度按自然对数规律增大,10～25m高度随高度递增较明显,40～60m高度的风速主要集中在4～8m·s^-1;距地面10m高度年平均风功率密度约175W·m^-2,随高度呈现乘幂增加趋势,60m高度处达333W·m^-2,平均约270W·m^-2。     

琼州海峡海面风场特征的观测分析

在检验资料可靠性的基础上，利用船载自动站、浮标站与岸基自动站测风资料分析了琼州海峡海面风速空间变化规律，以及秋冬季节的海面风场的日变化特征。结果表明：(1) 琼州海峡海面风速平均比沿岸风速大3～4 m/s，当沿岸风速≥8.0 m/s(5级)时，海面风速比沿岸大5～6 m/s；(2) 海峡海面阵风系数随着风速加大而减小。沿岸风速<5级时，海面平均阵风系数在1.4～1.5之间，风速≥5级时，平均阵风系数为1.35左右；(3) 秋冬季节，海面的平均风速日较差与风一致率均小于沿岸，当海面出现≥10.8 m/s(6级)强风时，海面与沿岸的风速日较差减小，风一致率增加。     

ERA-Interim风速再分析数据在山东省的适用性评估

利用1979—2013年山东省32个气象观测台站的逐日平均风速数据,对比分析了欧洲中期数值预报中心ERA-Interim风速再分析资料在山东省的适用性。结果表明：ERA-Interim风速再分析数据整体具有较高的可信度,月尺度相关系数在0.40～0.83之间,存在明显季节差异,半岛地区相关系数最高,且北部高于南部,鲁中地区最低。月尺度均方根误差在0.83～4.25m/s之间,半岛地区均方根误差最小,鲁中和鲁西北地区季节差异十分明显,鲁南地区的季节差异性最小。月尺度绝对误差在-0.20～3.89m/s之间,仅个别站点出现负误差,说明ERA-Interim平均风速资料在山东省普遍偏大。代表台站绝对误差均符合正态分布,风速较小时,以正误差为主,随风速增大,负误差增多,当风力大于5级时基本以负误差为主。     

北京地区局地环流观测分析

应用2008—2015年逐时自动气象站观测资料,分析了北京地区局地风场的分布特点及季节性变化。结果表明:(1)北京地区局地风场受山谷风和城市热岛环流的共同影响,风速主要沿地形梯度分布。西部、北部高海拔山地风速较大,平原地带风速相对较小。平均而言,东西方向的局地风强度约为0.16m·s~(-1),南北方向的局地风强度约为0.07m·s~(-1)。(2)局地风速在季节分布上以夏季为最大,冬季为最小。其日变化为双峰型结构,于每日09及16时左右达到峰值区。(3)局地风速的u、v分量在正(负)距平的维持时长、日振幅值上存在较明显的差异。低层风场在午后到前半夜以东南风为主,后半夜开始到正午前则以西北风为主。     

城市小区建筑物和屋顶绿化对小区气象环境影响的数值模拟研究

为了研究城市小区建筑物和屋顶绿化对小区气象环境影响,利用USDSM(城市小区气象与污染扩散数值模式)对杭州市一临钱塘江小区进行敏感性试验。结果表明:(1)小区建筑物的拖曳、阻尼和摩擦作用造成敏感小区内10 m高度平均水平风速减小0.56 m·s-1;对风速的影响范围:迎风向为500 m,背风向为500~600 m,侧风向为200 m,影响高度达到建筑物群平均高度的两倍以上。(2)小区建筑物存在导致低层污染扩散能力减弱,平均污染物浓度达到初始浓度0.01的时间延迟7.6 min。(3)100%的屋顶绿化面积可造成敏感小区平均地表温度下降0.56℃;5 m高度平均气温下降0.70℃;小区平均建筑物高度处气温下降0.94℃。敏感小区内10 m高度平均水平风速增加0.14 m·s-1;小区建筑物下游水平风速显著减小,影响范围达到了600~800 m。     

巴音布鲁克高寒区气象观测分析

本文通过2011-2013年中天山高寒无人区自建的自动气象站获取的稀缺气象资料,客观地揭示了观测区域的气象条件,给出部分气象特征参数变化特征,为中天山高山达坂区气象观测研究工作奠定一定基础,并得出如下结果：（1）迎风坡盛行风向SE、N,SE占35%,N占25%,N向风力集中4级以下,SE明显偏大,3级风比重15%,4级风比重7%,5级风比重4%;6级风比重1%,6级以上的风力几乎为零。背风坡主导风向角度范围在247.5°-337.5°,风力基本在6级以下,6级及以上风力出现概率不足1%。3-5级风占的比重较大。（2）日平均气温≤-10℃日数所占观测总日数的百分比,其值分别为：0.0%（恰西）、44.5%（江不肯达坂）、9.8%（江巴口子）、15.1%（铁力买提达坂）。恰西、江不肯达坂、江巴口子、铁力买提达坂4站日平均相对湿度≥80%的频率分别为5.9%、18.4%、16.1%和22.6%。（3）换算得出恰西、江不肯达坂、江巴口子、铁力买提达坂观测期间10m高度最大瞬时风速与小时平均风速分别为33.8/27.9m/s、41.0/27.3 m/s、25.7/17.7m/s、34.0/17.2 m/s。     

新疆气象站年均风速均一化订正与基本风压估算初探

为了较好地开展风能资源的详查与综合评价工作,根据新疆各风区挑选的参照站历史风况资料序列特点,在参考测站历史"元数据"直接进行非均一性检验与一致性订正基础上,对其中4个长期无自记风记录参照站采用标准正态均一性检验、Potter检验、平行累计和等客观方法对1970～2009年的年平均风速序列进行了非均一性检验与均一化订正,同时对测站无自记风时期年最大风速序列的时距换算进行了初步探索。结果表明:1)布尔津、淖毛湖、红柳河站的年平均风速存在因测站环境改变或其它不明原因而使序列间断的现象。从年平均风速序列SNHT非均一性订正结果以及测站四周建筑群体的发展规模看,布尔津测站受测站环境变化等不明原因的影响程度最大,三度间断,累积订正量平均达0.9m.s-1左右。淖毛湖站两度间断,其中1次与近距迁站而又未进行迁站订正有关,订正量约为0.1～0.2m.s-1。红柳河站的1次间断,也与未进行迁站订正有关,订正量约为0.1～0.2m.s-1。2)在构建测站无自记风时期历年最大风速序列的时距时次经验公式中,十三间房站适于西北统一经验公式,其余3站适于在一定阈值风速条件下,根据有自记风时期2min时距平均风速与10min时距最大风速的相关比值系数进行订正。     

西太平洋暖池对夏季华东海面日最大风速变化的影响

利用1979—2018年ERA Interim地面10 m风场、位势高度场、温度场和风场,Hadley中心HadISST再分析海温资料,采用SVD分析、合成分析等方法,研究了夏季（6—8月）西太平洋暖池关键海域海表面温度（Sea Surface Temperature,简称SST）对华东海域夏季10 m日最大风速变化的影响关系。SVD分析结果表明,夏季华东近海风速变化与菲律宾以东海域SST有明显负相关,第一模态左、右空间向量的时间系数相关达0.58,通过了置信度为95%的显著性检验。当西太平洋暖池SST正异常时,暖池海域SST增高,西北太平洋副热带高压（以下简称副高）加强,副高脊线北进（西北太平洋副高脊线纬度位置与暖池SST相关系数达到0.46,通过置信度为95%显著性检验）。此时华东近海正处于副高控制,近海下沉运动增强,大气温度垂直剖面有普遍增温现象,10 m风场有偏北风异常,海面风速减小约占40 a平均风速的约30%;当暖池SST负异常时,副高东撤南退,华东近海冷空气活动加强,温度垂直剖面存在显著降温现象,华东近海风速增加占40 a平均风速的20%以上。本研究进一步说明了暖池SST异常是一个有效的预报因子,可用于华东近海海面风速预测预报。     

桂南地区春季三连栋塑料大棚小气候特征分析

通过对桂南地区春季三连栋塑料大棚内外的光、温、湿特征进行观测分析,结果表明:棚内透光率很低,仅为40%～48%,多云天气相对最高,阴天最低,棚内透光率低对降低地温影响明显,使晴天及多云天气在温度较高的10～16时前后地温出现"温度逆转"现象,最大降幅超过7℃,但对气温影响不明显;棚内日平均气温增温0.9～2.1℃,晴天最大,阴天最小;棚内各土层平均增温值随土深而增大,20cm处增温最大,达3.0～4.4℃,但晴天与多云天气棚内地表0cm出现负增温,晴天高达2.4℃,多云天为0.2℃,10～16时最大降幅达6～12℃;多云天与阴天日平均相对湿度棚内均高于棚外4%～6%,晴天无差异,但增湿效果在各时次分布极不均匀.文章还通过数理分析,建立了棚内外150cm光照与气温相关方程.     

公路路面热效应对环境气温的影响分析

为定量研究公路对气温观测的影响,本文使用2014年1—5月在陕西省开展的两组公路观测试验的逐分钟温度、风向、风速等气象资料,对比分析了合阳县国道和渭蒲高速公路在不同季节、不同天空状况以及不同背景风速条件下对周围环境气温观测的影响程度和影响距离。试验结果表明:公路对周围的环境温度有一定的增温影响,合阳国道对环境温度的增温影响至75m,增温效应达0.25~0.4℃。高速公路的增温影响至125m,增温效应达0.2~0.4℃。冬季,两条公路白天增温效应较夜间明显,春季,高速公路夜间增温更明显。晴天、多云天气比阴天、降雨天气增温程度大。公路对气温的增温影响存在风速阈值,当风速小于对应阈值时,增温效应明显。公路上来往车流量对气温有一定的叠加增温影响,合阳国道白天车流量150~350辆,叠加增温效应0.05~0.1℃,蒲渭高速白天车流量2000~3500辆,叠加增温效应0.16℃。