气候变化对天津市商场和居住建筑极端能耗的影响

通过模拟1961-2009年天津市商场建筑采暖和制冷能耗及不同节能水平居住建筑采暖能耗,采用百分位法确定了极端能耗阈值,分析了不同类型建筑的极端能耗年际变化特征,同时探讨了其与气候变化的关系。结果表明,近49年来,采暖期商场建筑热负荷极值日数呈显著下降趋势,而制冷期冷负荷没有明显变化趋势,但年际间波动较大;商场建筑热负荷极值对总热负荷的影响总体呈显著减小趋势,而冷负荷极值对总冷负荷的贡献呈弱的减少趋势,但没有通过显著性水平检验;一步节能居住建筑采暖热负荷极值日数呈显著下降趋势,且占总热负荷的比重显著减少;二步节能居住建筑仅有7年出现热负荷极值,而三步节能建筑热负荷49年来没有出现极值。逐步回归分析表明,平均气温是影响商场和居住建筑冬季热负荷极值的主要因素,而商场建筑冷负荷极值主要受湿球温度的影响。对商场建筑和居住建筑在设计和运行两个方面进行节能时要充分考虑能耗的变化特征以及不同时期对不同气候因子的响应,也要考虑制冷能耗极值的出现对空调系统运行安全的影响。另外,随着节能水平的提高,居住建筑能耗减少的同时,极端能耗出现的日数明显减少,有利于居住建筑节能。     

气候变化对天津市不同节能水平建筑制冷采暖能耗的影响

利用天津市地面气象观测站1961—2017年逐小时观测资料,通过TRNSYS软件,对不同节能水平办公建筑供热和制冷能耗,以及居住建筑供热能耗进行动态模拟,定量评估了气候变化对天津市不同节能水平建筑能耗的影响。结果表明：在供暖期和制冷期,温度均呈现显著上升的趋势,而太阳辐射则呈现下降的趋势,受其影响,1961—2017年办公和居住建筑供热能耗呈现显著下降的趋势,制冷能耗呈现微弱的上升趋势,但气候变化对供热能耗的影响要明显强于制冷能耗;随着建筑节能水平的提升,供热和制冷能耗均有一定程度的下降,其中供热能耗的降幅尤为明显,四步节能居住建筑相比于一步到三步节能居住建筑,供热能耗分别下降了53.56%、50.13%和21.25%。对新建建筑及既有建筑的节能改造,应充分考虑不同节能水平对建筑能耗的影响,结合实际需求酌情进行升级改造。除此之外,建筑节能水平的提升,会使其供热和制冷能耗变化量随温度的上升而减小,说明其对气候变化的敏感性在逐渐减弱。因此,提高建筑节能水平,可以更好的应对气候变化,保证其在未来的使用中耗能更低。     

气候变化对典型气象年数据的影响及能耗评估——以中国北方大城市天津为例

本文以中国北方城市天津为例,采用Sandia及Danish两种方法生成典型气象年（TMY）数据,并借助TRNSYS软件模拟得到3个时段（1961-1990年、1971-2000年和1981-2010年）典型办公建筑的逐时负荷,评估气候变化对典型气象年数据及模拟负荷的影响。结果表明：Sandia和Danish生成典型气象年的方法在天津均有较好的适用性,Sandia方法采用6个气象要素生成的典型气象年数据代表性满足要求。受气候变化影响,典型气象年数据变化较大,采暖期（11月-翌年3月）较制冷期（6-9月）的变化更明显;从30年均值差异看,1981-2010年相对于1961-1990年,建筑供热负荷减少5.2%,而制冷负荷增加1.6%。因此,在使用典型气象年数据进行建筑设计能耗评估时需充分考虑气候变化的影响,加快典型气象年数据的生成和更新工作。基于天津现行使用的典型气象年数据模拟得到的办公建筑制冷负荷较1981-2010年偏低6.7%,供热负荷偏高4.7%。表明采用现行典型气象年数据进行建筑能耗评估时,会造成制冷负荷偏低,供热负荷偏高,从而降低人体舒适度及造成供热能源浪费。     

利用采暖/制冷度日分析建筑能耗变化的适用性评估

采暖/制冷度日与建筑能耗有显著线性关系,被认为是最简单可靠的衡量能源需求的指标,但其适用性还缺乏全面的评估。通过模拟1961-2009年天津市办公、商场以及不同节能水平的居住建筑能耗,分析了能耗与采暖/制冷度日的关系,确定其反映能耗变化的适用性。结果表明：采暖期办公及商场建筑的热负荷与采暖度日的相关性达到极显著水平（P<0.01）,决定系数（R2）分别为0.99和0.97;制冷期冷负荷与制冷度日的关系尽管也达到极显著水平,但决定系数仅分别为0.64和0.55;不同节能水平居住建筑热负荷与采暖度日极显著相关,决定系数均在0.99以上。研究认为：采暖度日可以反映办公、商场及居住建筑的热负荷特征,用于分析气候变化对能耗的影响是可行的;但制冷度日不能完全反映办公及商场建筑冷负荷的变化,仅可分别解释冷负荷变化的64%和55%,单纯用制冷度日研究能耗变化是不够全面的。通过分析能耗与气候要素的关系发现,冬季采暖期能耗主要受气温的影响,而夏季制冷能耗受气温和湿度的共同影响。     

湿球温度冷度日反映制冷能耗的适用性评估

基于湿球温度提出一种新的表征制冷能耗的冷度日,利用TRNSYS软件模拟得到1961—2012年逐月制冷能耗,分析了基于湿球温度的冷度日反映我国不同建筑气候区制冷能耗的适用性。结果表明,除上海外,基于干球温度的冷度日并不能很好地反映制冷能耗,仅能解释逐月制冷能耗的17%~60%;基于湿球温度的冷度日能够很好地反映各建筑气候区的制冷能耗,可以解释逐月制冷能耗的67%~98%。此外,各建筑气候区随着设定的基础湿球温度不同,计算得到的冷度日对制冷能耗的解释量不同。基础湿球温度为16.85℃的冷度日对哈尔滨和天津制冷能耗解释量最大,而不同基础湿球温度的冷度日对上海和广州制冷能耗解释量均无明显差异。以上研究结果证实,基于湿球温度的冷度日能较好地反映各建筑气候区制冷能耗,但各气候区用湿球冷度日反映制冷能耗时应设定不同的基础湿球温度。     

未来气候变化对天津市办公建筑制冷采暖能耗的影响

利用能耗模拟软件（TRNSYS）模拟了1971—2010年天津市办公建筑制冷和采暖能耗,结合未来不同排放情景（低排放：B1;中等排放：A1B）下气候预估数据,定量评估了未来（2011—2100年）气候变化对办公建筑能耗的影响。结果表明,2011—2100年热负荷呈显著的下降趋势,而冷负荷显著上升,冷负荷的上升幅度高于热负荷的下降,导致总能耗呈微弱的上升趋势;低排放情景下热负荷的下降和冷负荷的上升幅度低于中等排放情景,总能耗的变化在两种排放情景下没有明显差异;与1971—2010年相比,低排放和中等排放两种情景下2011—2050年热负荷下降10%左右,而冷负荷上升约12%,总能耗增加超过2%;2051—2100年热负荷的下降和冷负荷的上升更为明显,尤其是冷负荷上升（约30%）,总能耗增加8%左右,冷负荷变化率在两种情景下相差较大。     

气候变化对中国东北地区典型城市办公建筑能耗的影响

利用中国东北地区三个典型城市(哈尔滨、长春和沈阳)1961—2019年的气温、相对湿度等气象资料和TRNSYS软件模拟的能耗资料,分析了气候变化对东北地区办公建筑设计气象参数的影响,研究了气候变化对办公建筑能耗的影响及其影响因子.结果表明:与1961—1990年相比,近30 a(1991—2019年)东北地区三个城市的...     

近30年东北春玉米发育期对气候变化的响应

基于1981—2010年东北地区55个农业气象观测站发育期数据、16个气象站逐日气象资料,采用趋势变率、秩相关分析、主成分分析和结构方程模型等方法,分析了近30年东北春玉米关键发育期的变化特征,探讨了春玉米发育期对不同时间尺度气象因子的响应规律。结果表明:1981—2010年春玉米关键发育期 (播种期、抽雄期、成熟期) 均有延后趋势,大部分地区春玉米生长前期 (播种期—抽雄期) 日数减少,生长后期 (抽雄期—成熟期) 日数增加,全生育期日数增加。在绝大多数年份,春玉米播种期在温度适播期之后,成熟期在初霜日之前。近30年对东北春玉米生育期日数影响最大的气象要素为温度,主成分分析结果显示,年际尺度的升温、温度生长期的延长和作物生长期的高温对生育期日数影响显著;结构方程模型指出,作物生长期的最高温度和最低温度对生育期日数影响有间接效应,主导气象要素能够解释生育期日数变异的44%。全球变暖背景下,东北春玉米发育期变化是作物响应气候变化和农业生产适应气候变化的共同结果。     

1961-2010年气候变化对天津市采暖期和夏季空调期的影响

根据1961－2010年天津市逐日气象要素,包括平均温度、最高温度、最低温度、相对湿度以及风速,采用统计学方法分析了近50 a天津市的冷暖度日变化以及冬季采暖期和夏季空调期的气候变化特征,探讨了冷暖度日、舒适日数与区域气候变化之间的关系。结果表明：近50 a天津市冷暖度日具有相反的变化趋势,暖度日（HDD）显著下降、冷度日（CDD）显著上升,且暖度日的变化幅度大于冷度日,变化主要集中于80年代之后。冷暖度日与极端温度之间具有显著相关性。采暖期低温日数呈下降趋势、空调期高温日数呈上升趋势。采暖期冷不舒适日数呈显著下降趋势,夏季空调期热不舒适日数呈显著上升趋势,与同期平均气温之间存在显著性相关,且不舒适气候的随机性呈增多趋势。说明在气候变暖背景下,区域气候变化对天津市采暖期和夏季空调期具有重要影响。     

《中国精细化农业气候资源图集》

分为五部分:第一部分为全国不同农作物主要种植区分布图及其评述。第二部分为旬、月、季、年(1981—2010年)平均气温, 平均最高气温,平均最低气温,极端最高气温,极端最低气温,日最高气温≥35℃的最多日数。第三部分为旬、月、季、年(1981—2010年)降水量,降水日数分布图及其评述。第四部分为旬、月、季、年(1981—2010年)日照时数,日照百分率分布图及其评述。第五部分为(1981—2010年)稳定通过0℃、5℃、10℃、12℃、15℃等界限温度的积温、降水量、日照时数分布图及其评述。该书可供从事农业、气象以及气候资源等领域的科研、生产、经营、管理、教育工作者参考使用。     

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。     

典型气象条件下城市热岛效应逐时变化特征

本文基于上海市典型城市和乡村站2017年逐时气象观测数据,详细分析和深入阐述了晴朗微风、大风、强降水和极端高温等典型气象条件下城市热岛强度逐时变化特征。通过分析上海市微风和极端高温等气象事件长期变化趋势,讨论了城市热岛效应未来变化趋势。伴随日出日落,年平均和微风晴朗条件下城市热岛强度呈现出快速降低—稳定低值—快速增加—稳定高值周期性昼夜变化特征,其中微风晴朗条件下城市热岛强度日内变化可高达7℃,而大风、强降水和高温等极端事件下城市热岛强度呈现出不一样的逐时变化特征。随着风速降低和气候变暖,过去40 a上海市微风和极端高温天气日数呈现快速增加趋势,其势必会加剧上海市城市热岛强度及其不利影响。     

崇明生态岛气候变化及影响评估研究

基于上海崇明气象站气温、降水、日照、风速等数据和主要天气现象记录资料,利用气候统计诊断方法研究了崇明生态岛主要气候要素和天气现象的变化特征及其生态影响。结果表明,1961—2016年期间,崇明气温显著上升,高温日数和极端最高气温增加;降水量显著增多,暴雨日数增加,小雨、中雨和大雨对全年总降水量的贡献下降,而暴雨和大暴雨的贡献增加;风速显著减小,大风日数和极端最大风速减少;日照时数和相对湿度明显减少,雾日数增加。在气候变化影响下,崇明作物无霜期初日提前,终日推后,无霜期日数增加,有效积温增多,人体舒适度日数增加。但气候变化会导致当地风能资源减少,大气环境条件不利于污染物的扩散和稀释。研究结果可为绿色、平安崇明建设和世界级生态岛的可持续发展布局提供借鉴。     

黔东南地区各季节极端干期日数的时空分布特征

利用1961—2009年黔东南地区16个地面气象站的逐日降水资料,分别统计了四季最大连续无雨日数(日降水量<0.1mm)的时间序列,采用正交函数分解、Mann-Kendall突变检验和线性倾向估计等方法,分析了各季节极端干期日数的空间结构和时间演变规律。结果表明,黔东南地区各季节极端干期日数的时空分布存在较大差异,极端干期日数最多出现在秋季,最少是春季;夏季黔东南北部的极端干期日数多,春、秋季南部多,冬季南、北部多,西部四季相对较少,年内非均匀性特征显著。在大尺度天气系统控制下,四季极端干期日数事件的步调基本一致,黔东南中东部发生异常的频次较高,不同季节的天气系统对黔东南各区域的影响具有明显的局地性和阶段性;近49年中各季节出现极端干期日数典型多的年份比典型少的年份多;进入21世纪以后,春、秋、冬季极端干期日数均呈显著的增多趋势,而夏季变化的特征不明显。     

贵州省主汛期暴雨的气候特征分析

利用1981—2010年30 a贵州省83个地面气象观测站月降水量和月暴雨日数资料,采用合成、方差分析和经验正交函数（EOF）分解,着重讨论贵州省主汛期6-7月暴雨日数的空间分布及其时间演变特征,进而对6-7月暴雨日数EOF第一模态的时间序列作小波分析、趋势分析及突变检验,分析贵州省6-7月暴雨日数时间序列的短期气候特征。结果表明：近30 a贵州省6-7月暴雨日数与降水量的时空分布一致,并对降水量有主要贡献。暴雨日数的空间分布存在3个暴雨多发区和2条暴雨少发带,范围最广、强度最大的暴雨多发区位于省之西南部,大值中心在六枝、晴隆和镇宁附近。暴雨日数时间序列的变化在20世纪90年代是偏多时期,20世纪80年代和21世纪至今是偏少时期。贵州省6-7月暴雨日数EOF第一模态时间序列在20世纪90年代存在显著的3～5 a年际震荡,在1981—2010年间总体变化趋势分为3个时段：1981—1990年、1991—2000年和2001—2010年,呈＂降—升—降＂变化,没有明显的突变点。     

Climatic characteristics of rainstorms in main flood seasons of GuiZhou

利用1981—2010年30 a贵州省83个地面气象观测站月降水量和月暴雨日数资料,采用合成、方差分析和经验正交函数（EOF）分解,着重讨论贵州省主汛期6-7月暴雨日数的空间分布及其时间演变特征,进而对6-7月暴雨日数EOF第一模态的时间序列作小波分析、趋势分析及突变检验,分析贵州省6-7月暴雨日数时间序列的短期气候特征。结果表明：近30 a贵州省6-7月暴雨日数与降水量的时空分布一致,并对降水量有主要贡献。暴雨日数的空间分布存在3个暴雨多发区和2条暴雨少发带,范围最广、强度最大的暴雨多发区位于省之西南部,大值中心在六枝、晴隆和镇宁附近。暴雨日数时间序列的变化在20世纪90年代是偏多时期,20世纪80年代和21世纪至今是偏少时期。贵州省6-7月暴雨日数EOF第一模态时间序列在20世纪90年代存在显著的3～5 a年际震荡,在1981—2010年间总体变化趋势分为3个时段：1981—1990年、1991—2000年和2001—2010年,呈＂降—升—降＂变化,没有明显的突变点。     

近30年中国暴雨时空特征分析

利用1981—2010年全国2400多个站的降水资料,分析了暴雨过程和暴雨日的年、季、月气候分布及变化特征,结果表明21世纪以来南方地区暴雨过程明显增多,但以短持续性强降水过程为主,尽管总暴雨日较多,但总降水量不及20世纪90年代。年(月)降水量与年(月)暴雨日数变化趋势基本一致,但在江南春雨阶段平均雨量大,暴雨日数相对较少。最大年暴雨日数分布与年平均暴雨日数分布极为相似,呈现出南多北少东多西少的特点,但数值上是平均暴雨日数的两倍,甚至更多,并且受地形影响,呈现出多中心特点。由于受影响的天气系统不同,即使是同一省的不同地区最大月平均暴雨日数出现的时间也不尽相同。2000年以后暴雨日数总体呈增加趋势,一年中暴雨开始时间早,结束晚,暴雨出现的时段较以往更长。在近年来极端降水事件及次生灾害频发的背景下,详细了解暴雨的年、季、月平均分布、最大值分布及时空变化特征,可以为定量强降水的预报提供更好的气候背景参考。     

影响鲁西南木本植物秋季物候期的气象要素分析

选取鲁西南地区1981—2020年旱柳、榆树、合欢、楝树4种不同科属典型木本植物物候期资料,结合当地相应时期的气候资料进行相关性分析,研究气象要素变化对不同种类木本植物秋季物候期产生的影响。结果表明：（1）鲁西南地区1981—2020年平均日平均气温、平均日最低气温均呈极显著上升趋势,上升速率分别为0482 ℃/10 a、0609 ℃/10 a。（2）受气候变化影响,鲁西南地区四种木本植物的秋季物候期均呈推迟趋势,榆树、旱柳对于气候变化的敏感度高于其他两种木本植物,木本植物的秋季物候期中落叶末期对气候变化响应最为强烈。（3）鲁西南地区木本植物秋季物候期变化受气温、地温、风速的影响较大,其中气温、地温越高,木本植物秋季物候期会出现的越晚;风速越大,木本植物秋季物候期会出现的越早。（4）鲁西南地区木本植物秋季物候期虽受日照、降水、空气湿度等气象要素影响,但影响并不显著。     

气候变暖对青海高原采暖能耗的影响及预估

利用1961—2010年青海高原34个气象台站逐日平均气温资料,研究了气候变暖对青海采暖期能耗的影响及预测模型,并根据未来气候情景,对未来青海高原采暖能耗进行了预估.结果表明：青海高原自1998年开始呈显著增暖趋势,气候变暖后全省平均采暖期缩短9 d,各地采暖度日数普遍减少,尤以青海高原西南部减幅最大,采暖强度明显减弱.理论上由气候变暖导致的青海高原地区采暖耗能降低4.9%~15.3%,全省平均单位面积可节约标煤量1.79 kg/m².未来温室气体中等排放（SRESA1B）情景下,全省采暖能耗将明显减少,但仍具有较大的不确定性.     

1951—2015年通辽市科尔沁区日气温特征分析

文章利用通辽国家基本气象站1951—2015年逐日最高气温、最低温度和日平均气温,计算了3个要素序列的算数平均值、中位数、众数及样本标准差等基本统计量,分析了每个气温等级出现的频次和不同气温段的气温日较差出现日数、日最高气温〉30℃日数和日最低气温≤-20℃日数等。结果表明：（1）该地极端最高气温达39.4℃,极端最低气温为-33.9℃,最高气温出现在7月12日,最低气温出现在1月17日。（2）全年26.1~28.0℃的最高气温出现频次和16.1~18.0℃的日最低气温出现频次最高。（3）一年中,日最高气温在0℃以上的天数占全年总日数的75%;日最低气温在0℃以下的日数占全年总日数的46%;日较差〉10℃的日数占全年总日数的69%。（4）1981—2015年平均气温比1951—1981年明显升高,表现为低温日数明显减少,而近10a不仅冬季低温日数减少而且夏季高温日数明显增多。