宁波城市化进程对夏季极端气温和高温热浪的影响

利用浙江省沿海宁波鄞州站(城区)、台州洪家站(郊区)和宁波石浦站(海岛)1956-2018年夏季(6-8月)逐日最高、最低气温和1978-2017年宁波城市化进程参数资料,研究城市化进程与夏季极端气温及高温热浪之间的关系。结果表明:1)宁波城区夏季的最高、最低气温的增幅分别为0.306℃/10a、0.271℃/10a,台州郊区增幅与之接近,海岛增幅最小;城区气温的突变时间均早于郊区和海岛的;热岛效应对城区的最高、最低气温变化贡献率分别为57.8%和53.5%,不仅对气温增幅占比大,而且其突变时间要早于城区及对比站气温本身的突变时间。2)宁波是高温热浪袭击较为频繁的城市,20世纪90年代开始强高温热浪较集中,21世纪以来高温热浪尤为严重;台州郊区20世纪各级高温热浪频次变化不大,但21世纪较20世纪明显增多。3)宁波城市化发展对高温热浪影响显著,城市化对高温热浪贡献率,相对于郊区站为46.1%,相对于海岛站接近100.0%。4)宁波城市化进程参数K的突变时间与城区的夏季平均最高、最低气温的突变时间一致,与高温日数、平均及极端最高气温、高温热浪频数均显著正相关,其中与平均最高气温的相关性最高。     

城市化进程对湖南长株潭地区气温变化的影响

利用1961~2012年湖南省长株潭地区8个气象站的逐日气温观测数据,以郊区站作为背景场,分析了长株潭地区城市化对年和季平均气温、最高气温、最低气温的影响,在此基础上结合1990年代后长沙市人口、GDP及建成区面积,探讨了城市化进程与城乡温差的关系。结果表明:近52 a来长株潭地区呈现增温趋势,年平均气温、最高气温、最低气温的城市化影响贡献率分别为24.0%、21.2%、15.2%,城市化对长株潭地区年平均气温影响最大,年最高气温次之,年最低气温影响最小。城市化贡献率的最大值都出现在夏季,而其最小值平均气温和最低气温出现在冬季,最高气温出现在春季。城乡温差与长沙市人口、GDP呈显著正相关,相关系数分别为0.69、0.41,表明城市化进程对城区的气温变化有显著影响。     

武汉市城市热岛强度非对称性变化

利用武汉市区气象站及其周边4个县气象站1960-2005年的气温资料,计算了46 a及分时段的季节和年平均气温、平均最高和最低气温倾向率,城市热岛强度倾向率及其贡献率。结果表明：46 a来,城区和郊区的平均气温均以上升趋势为主,最低气温增幅最大,最高气温增幅最小,甚至下降;冬季增幅最快,夏季增幅最慢,甚至下降,这是第一类非对称性。 城市热岛效应也存在增强趋势,以年平均、最低和最高气温表示的城市热岛强度倾向率分别为0.235℃/10 a、0.425℃/10 a和0.034℃/10 a,热岛效应贡献率分别达到60.4%、67.7%和21.8%,这是第二类非对称性。 46 a来的增温和城市热岛强度加强主要是最近23 a快速增温所致,进入本世纪增温进一步加剧。 摘要 计算了武汉市气象站、周边4县气象站平均的1960～2005年间以及前后两半时段四季和年平均、最高、最低气温倾向率,城市热岛强度倾向率和贡献率。结果表明：1）46年来,城区和郊区的平均气温均以增趋势为主,平均气温倾向率为正,最低气温增幅最大,最高气温增幅最小甚至下降,冬季增幅最快,夏季增幅最慢甚至下降,这是第一类非对称性;2）城市热岛效应也存在增趋势,以年平均、最低、最高气温表示的城市热岛强度倾向率分别为0.235、0.425、0.034 ℃/10a,热岛效应贡献率分别达到60.4%、67.7%、21.8%,这是第二类非对称性,3）46年来的增温和城市热岛强度加强主要是后23年快速增温所致,前23年气温变化不明显。武汉市气象站气温资料严重地保留着城市化影响,建议尽快迁站。 关键词 城市热岛强度 最高气温 最低气温 非对称性变化     

城市化对华北地区最高, 最低气温和日较差变化趋势的影响

利用华北地区255个一般站和国家基本、 基准站1961\_2000年的实测资料, 经过质量检验和均一性订正后, 将所有台站根据人口和台站地理位置分为5个类别, 分析了这5个类别台站和国家基本、 基准站地面平均气温、 最高、 最低气温的年和季节变化趋势以及城市化影响。结果表明： 华北全部台站的年平均气温、 最高、 最低气温均呈增加趋势, 且以最低气温上升最为明显, 导致年平均日较差呈现明显下降。就城市化影响而言, 平均气温、 最低气温变化趋势中城市热岛效应加强因素的影响明显, 但城市化对最高气温趋势影响微弱, 个别台站和季节甚至可能造成降温。在国家基本、 基准站观测的年平均气温和年平均最低气温上升趋势中, 城市化造成的增温分别为0.11℃·(10a)-1和0.20℃·(10a)-1, 对全部增温的贡献率分别达39.3%和52.6%。各类台站的四季平均气温和最低气温序列中城市化影响均造成增温。城市化增温以冬季为最大, 夏季最小。城市化还导致乡村站以外的各类台站日较差减小, 近40年华北地区国家基本、 基准站年平均和秋、 冬季平均气温日较差明显下降均由城市化影响造成的。     

浙江东部海岛气温变化特征及与相邻城市站对比

利用浙江省东部海岛站和相邻城市站1971-2015年气温资料,通过计算线性倾向率、M-K突变检验以及数理统计方法,研究了海岛地区气温变化特征以及和相邻城市站气温变化的异同,并以海岛站为背景站分析了城市化对城市气温变化的影响性质和程度.结果发现：1）海岛地区1971-2015年间平均气温及平均最高、最低气温都存在明显的升温趋势,其线性倾向率分别为0.029、0.033和0.028℃/a,变暖幅度明显小于相邻城市站;春、秋季是四季中变暖幅度最大的季节,其次是冬季,夏季最弱,尤其北部海岛夏季没有明显的变化趋势.2）海岛站气温变暖是一种突变现象,平均最高气温发生突变时间最早,平均最低气温最晚;相邻城市站突变时间多早于海岛站,城市站最高气温没有明显的突变现象.3）以海岛作背景,城市化对于城市站年平均气温,最高、最低气温变化的影响均为正贡献,加速了气温的变暖趋势,除温州外对四季气温的贡献率也均为增温趋势,贡献率最高的季节为夏季.     

近48年城市化发展对北京区域气候的影响分析

利用1961～2008年北京12个台站的气候观测资料, 研究分析了北京城区和郊区气温、降水、相对湿度、风速的年际和四季变化趋势及特点, 并探讨了城市化发展对北京区域气候的影响。结果表明: 近半个世纪以来, 平均气温上升明显, 其中尤以冬季最为突出, 而夏季最弱。通过气温变化的年代比较发现气温增加有加快的趋势, 尤其是城市地区, 导致热岛效应不断加强, 特别是1990年代以后增幅更加明显。最高和最低气温在近48年来也都呈上升趋势, 且城市化发展对最低气温的变化影响最大, 其次是平均气温, 对最高气温影响最弱。而降水有减弱的趋势, 尤其是夏季的降水减弱最为明显。城区的风速和湿度都呈减小的趋势, 这与城市化的加剧, 尤其是下垫面的变化有密切的关系。     

商丘市气温日较差变化特征分析

利用商丘市8站1961-2006年逐日最高、最低气温资料,计算并分析了商丘市年、季及月气温日较差的线性变化趋势,结果表明:年最低气温呈明显上升趋势,最高气温上升趋势不显著,气温日较差呈显著减小趋势;春、夏、冬季季平均气温日较差均呈减小趋势,其中春季和冬季的减小趋势显著,秋季呈弱的增加趋势;全年有10个月的气温日较差呈减小趋势,其中1、3、5、8月气温日较差显著减小,1月减小幅度最大.城市化发展对气温日较差变化有一定影响,距城区较近的台站平均气温日较差显著减小,而距城区较远的台站气温日较差减小趋势不显著.     

1981-2015年招远市气温变化征分析

文章利用招远国家气象观测站1981-2015年气温观测资料,运用趋势滑动平均和线性倾向估计方法对招远气象站气温变化特征进行了分析.结果表明:1981-2015年招远气象站年平均气温以0.22℃/10a的速率呈明显上升趋势,且具有明显的阶段性变化特征.季节平均气温均以不同速率上升,冬季气温上升趋势最为显著.年平均最高气温、最低气温均呈上升趋势,年平均最低气温上升趋势最显著.受热岛效应的影响,年平均最低气温的上升速率远大于年平均最高气温.除夏季平均最高气温呈缓慢下降趋势,其他季节均呈上升趋势,且冬季平均最低气温上升趋势最为明显.平均最低气温的快速上升使得气温日较差呈减小趋势.     

1981—2015年招远市气温变化特征分析

文章利用招远国家气象观测站1981—2015年气温观测资料,运用趋势滑动平均和线性倾向估计方法对招远气象站气温变化特征进行了分析。结果表明:1981—2015年招远气象站年平均气温以0.22℃/10a的速率呈明显上升趋势,且具有明显的阶段性变化特征。季节平均气温均以不同速率上升,冬季气温上升趋势最为显著。年平均最高气温、最低气温均呈上升趋势,年平均最低气温上升趋势最显著。受热岛效应的影响,年平均最低气温的上升速率远大于年平均最高气温。除夏季平均最高气温呈缓慢下降趋势,其他季节均呈上升趋势,且冬季平均最低气温上升趋势最为明显。平均最低气温的快速上升使得气温日较差呈减小趋势。     

库尔勒气象站迁站前后气象要素特征及成因分析

利用2016-2018年库尔勒气象站迁站前后基本气象要素的观测资料进行对比分析,结果显示：(1)平均气温、平均最低气温年、月值均是新站低于旧站,年值分别低2.1℃和4.1℃,年平均最高气温持平；春季气温差值变化相对较小,夏、秋、冬季气温差值变化相对偏大。(2)各月相对湿度新站大于旧站,各季相对湿度差值夏季最大,年平均相对湿度新站比旧站高11%。(3)平均气压新站高于旧站,年平均气压差值为3.2pha。各季差值冬季最大,(4)平均风速新站比旧站偏大0.1m/s,春季、夏季风速大于其他季节；最大风速新站比旧站偏大1.3-6.2m/s；主导风向由ENE转为E。(5)年平均气温、最低气温、平均湿度和年平均气压,迁站前后资料有显著差异,年平均最高气温、平均风速无显著差异。(6)测站周围环境、海拔高度、下垫面、地形等因素是造成新旧站气象要素差异的主要原因。     

城市化进程对安徽省风速的影响

利用1981-2010年安徽省61个站的逐日风速资料,结合卫星遥感台站分类方法,统计分析了城市化进程对年、季节平均风速、最大风速和小风日数的影响和贡献。结果表明：(1) 近30年安徽省年、季节平均风速和最大风速呈显著减少趋势,小风日数呈显著增加趋势。城市站的变化速率明显大于乡村站,郊区站基本介于二者之间。(2) 2000年开始安徽省城市化进程加快,导致城市站与乡村站平均风速及小风日数距平的差异有明显增大趋势。(3) 城市站与乡村站年平均风速的趋势系数之差为-0.10 (m/s) /10a,城市化对年平均风速减弱的贡献率为40.0%,春季更明显;城市站与乡村站年小风日数的趋势系数之差为15.58 d/10a,城市化对年小风日数增多的贡献率为46.9%,秋、冬季更明显;城市化对年最大风速的影响不明显。     

兰州市近50年城市热岛强度变化特征

利用1956-2005年兰州市日平均气温、日最高气温和日最低气温,分析了近50年兰州市城市热岛效应变化,并利用城区和郊区3种气温的倾向率计算了城市热岛强度倾向率和热岛增温贡献率。结果表明：1956-2005年兰州市3种气温的城郊差均呈逐年上升趋势,平均气温、最高气温和最低气温的倾向率分别为每10年0.371℃、0.169℃和0.654℃,其中,最低气温的城郊差上升最明显。近50年兰州市增温主要发生在后25年（1981-2005年）,前25年除城区最低气温外基本上以降温为主。后25年中,城区年平均气温、最高气温和最低气温倾向率分别为每10年0.789℃、0.997℃和0.625℃,郊区则相应为每10年0.493℃、0.790℃和0.077℃,其中最高气温增温最显著,最低气温增温最少;以年平均、最高和最低气温表示的城市热岛强度的倾向率分别为每10年0.395℃、0.188℃和0.674℃,热岛效应对城区增温的贡献率分别达到87.0%、49.6%和100%。冬季城市和郊区的平均气温和最低气温倾向率最大,但热岛增温贡献率最大的是春、夏季气温,而不是冬季气温;这可能主要与兰州市冬季严重的空气污染有关, 因为其对城市热岛有一定的抑制作用。20世纪80年代以后兰州市热岛效应有增强的趋势,但平均气温和最高气温的热岛增温贡献率除个别季节外有所下降。     

华中区域1960～2005年平均最高、最低气温及气温日较差的变化特征

利用华中区域(河南、湖北、湖南3省)42站1960～2005年逐月平均最高、最低气温资料,计算并详细分析了该区域年(季、月)平均最高、最低气温和气温日较差的线性变化趋势、突变性及周期性特征。结果发现:1)华中区域年平均最高、最低气温均呈现上升趋势,年平均气温日较差呈减小趋势,其中年平均最低气温变化最显著。2)平均最高气温在春、秋、冬均呈上升趋势;平均最低气温四季均呈上升趋势,其中春、冬季变化显著;平均气温日较差在夏、冬季下降趋势较为明显,其中以冬季降幅最大。3)全年有4个月平均最高气温呈下降趋势,其中8月最为显著;平均最低气温在冬、春季为明显上升趋势,其他月变化趋势不显著;平均气温日较差在冬、夏季呈明显下降趋势,其中1月最为显著。4)年平均最高、最低气温在20世纪90年代经历了一次由冷变暖的明显突变;四季中,平均最高气温春、冬季突变显著,平均最低气温春、夏季突变显著。5)年平均最高、最低气温存在显著的2～4a周期变化。     

城市化对安徽省极端气温事件的影响

利用卫星遥感资料对安徽省46个台站进行分类,统计分析了城市站、郊区站和乡村站1961-2010年的极端气温指数的年和季节的变化趋势及其受城市化的影响和贡献。结果表明：1) 近50年来,除最高气温年极大值外,其他气温年极值都有明显上升趋势,以最低温度极小值最显著;暖日、暖夜天数呈增加趋势,而冷日、冷夜天数呈减少趋势,其中暖夜和冷夜变化趋势更明显;各极端指数的变化趋势总体均表现为城市站较乡村站更显著,郊区站介于两者之间。2) 城市站最高气温极大值、最低气温极大值和最低气温极小值因城市化造成的增温分别为0.144、0.184和0.161℃/10a,增温贡献率分别达100.0%、58.8%和21.6%,但城市化对最高气温极小值影响较弱;季节尺度的城市化影响基本都造成增温,春、秋季更明显,而增温贡献率以春、夏季更明显,冬季最小或不显著。3) 城市化效应使暖日和暖夜天数增加、冷夜天数减少的趋势更加显著,城市化影响贡献率都在40%以上;暖日、暖夜和冷夜天数的城市化影响贡献率都在冬季最小或不显著。     

化德地区气温变化及特征分析

选取化德地区1953—2005年的气温资料,对化德地区气温变化及特征进行了分析,结果表明:化德地区53年年平均气温变化率为0.72℃/10a。从气温变化特征可看出:(1)年平均最低气温的变化幅度高于年平均最高气温的变化幅度;(2)冬季气温升高趋势最大,夏季增幅不明显;(3)年平均最高气温、年平均最低气温的变化具有明显的季节性特点。     

城市化进程对珠江三角洲地区气温变化的影响

根据1979—2010年珠江三角洲24个气象站的气温观测数据以及NCEP/NCAR R1地表气温再分析月资料,运用OMR（observation minus reanalysis）方法分析了珠三角地区平均气温、平均最高气温、平均最低气温的年、季变化趋势。研究结果表明,过去32年珠三角大部分地区呈增温趋势,年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温的OMR趋势分别为0.22/10a、0.19℃/10a、0.23℃/10a,对珠三角地区观测气温增暖的贡献率分别为55.7%、41.7%、57.2%;四季OMR增温趋势冬季最大,夏秋季较小。城市化对区域平均最低气温的影响比对平均最高气温的影响更大。     

半个世纪来惠州气温的变化特征

利用广东省惠州市城市和乡村的气温资料,分析了半个世纪来惠州气温的变化特征和城市热岛效应对气温变化的影响.结果表明:(1) 惠州城市年和四季平均气温都呈显著上升趋势,其中冬季增温最大,Mann-Kendall突变检验显示年和四季都存在增温性突变,t检验表明突变前后均值有显著性差异.(2) 惠州城市年平均最高和最低气温呈非对称变化,最低气温的增温幅度大于最高气温,气温的日变化呈减小趋势;高温日数呈上升趋势,低温日数呈下降趋势.(3) 城乡气温的对比分析表明惠州城市气温的变化不仅受到区域气候变化的影响,城市化、工业化和人类活动引起的城市热岛效应对其也有重要影响,城市热岛效应的增温贡献率为38.1%.     

1978—2008年城市化对北京地区气温变化影响的初步分析

应用北京地区20个常规站1978-2008年经均一性序列多元分析方法均一化处理的气温数据,初步分析了北京地区城市化对年平均和不同季节日最高、最低以及平均气温的影响。结果表明,1978—2008年,年平均日最低、平均气温空间分布自北向南、自西向东,温度逐渐升高,在城区达到最高,日最高气温表现为从西向东南逐步升高,在城区形成较为明显的热岛。温度变化趋势表明,各站日最低气温、平均气温、最高气温均呈升温趋势。城市化对北京地区城区及近郊区站点日平均气温和最低气温影响最大,对自北部佛爷顶至昌平到城区一带站点的最高气温影响最大。城市化对北京(观象台)站的增温影响最为明显,对城区站点温度平均的增温影响次之,对全市站点温度平均的增温影响最小。城市化对观象台站、城区站点平均、全市站点平均日平均气温、最低气温的年平均、各季节均非常显著,其中在秋季影响最大,对日最高气温的影响则是在夏季最大。     

近50年秦岭南北不均匀增温及对城市化响应

根据1961—2012年陕西省均一化气温数据分析了秦岭南北两侧平均气温、最高气温、最低气温的年、季节变化特征,结果表明:秦岭南北两侧年平均气温、最高气温和最低气温均呈增加趋势,增加幅度南北分布不均,北麓温度增幅较南麓显著;气温季节变化存在一定差异,平均气温在春季和冬季增温显著,最高气温在春季增温显著,最低气温在冬季增温显著,秦岭南北两侧春季、秋季气温日较差变大,冬季和夏季气温日较差变小。为了进一步明确气温变化的原因,结合DMSP (defense mete-orological satellite program)/OLS (operational lines-can system) 数据将秦岭南北两侧分为5个区域,分别计算每个区域内城市化对气温变化的影响以及城市化影响的贡献率表明:秦岭北麓城市化过程较秦岭南麓快,城市化发展的差异,导致了城市化对秦岭南北两侧温度影响的不均匀性,秦岭北麓气温变化受城市化影响程度明显高于秦岭南麓,影响主要以平均气温和最低气温为主,城市化发展的差异加剧了秦岭南北两侧气温变化的非均匀性。     

城市化对咸宁地区风速和相对湿度的影响分析

利用1981—2014年的地面观测资料、NCEP/NCAR再分析资料,根据卫星数据实现城郊站点分类,选取赤壁站作为城市站,崇阳站作为郊区站,分析咸宁地区相对湿度和风的年和季节变化特征,并采用UMR(Urban Minus Rural)方法和OMR(Observation Minus Reanalysis)方法定量解析城市化对咸宁地区相对湿度和风速的影响。结果表明:近34年来城区和郊区的风速分别以-0.18 m·s~(-1)/10a和-0.05 m·s~(-1)/10a的速率逐渐减小,UMR值(城郊距平差)的变化趋势为-0.13 m·s~(-1)/10a,对应的城市化贡献率为75%,城市化对风速的影响在夏季最为明显,其贡献率为100%。近34年来城区和郊区的相对湿度分别以-1.34%/10a和-2.49%/10a的速度减小,且郊区减小的幅度大于城区的,近10年来城区的相对湿度开始大于郊区的,城市化对咸宁地区相对湿度的影响表现为由"干岛效应"向"湿岛效应"的转换,且"湿岛效应"在夏季表现最为明显。利用UMR和OMR方法计算的风速和相对湿度的变化趋势较为一致,但UMR计算结果表明城市化对风速减小及相对湿度增加的影响更为显著,能更好地反映城市化进程对咸宁地区相对湿度和风速的影响。