杭州湾地区城市群热岛效应的模拟研究

利用NCEP／NCAR再分析气象资料和卫星遥感资料,应用WRF模式,从热岛效应及其引发的辐合、辐散和降水变化等方面,对杭州湾地区城市群的热岛效应进行了模拟研究。根据近年杭州湾地区的地面遥感图像确定城市下垫面的范围,再结合相应的GIS数据,确定若干年后可能的城市范围;根据模拟数据计算得到月平均气候资料。结果表明,城市群扩张后,在杭州市附近出现了明显的气温高值区。夜间的城市热岛效应要比昼间明显。在杭州市附近出现不同方向的风矢量聚集,杭州市附近风向和风速改变较大。风场在城市扩张区域有较大的差值。城市热岛效应对降水量变化影响不大,但降水量有增大的趋势。     

杭州市雷电活动特征及雷电灾害区划

利用杭州市1966-2005年雷暴日资料和2008-2009年闪电定位资料,运用ArcGIS空间分析技术结合数理统计方法,分析杭州市雷电活动时空分布特征,并采用地闪密度空间分布与最大地闪强度空间分布的叠置作为雷电风险的主要评价指标,得到杭州市雷电灾害致灾危险性区划.分析结果表明,在时间分布上,杭州市雷暴天气多发生在夏季...     

基于ENVI-met模式的城市近地表气温模拟与分析-以南京市部分区域为例

城市不同下垫面与建筑物空间形态对近地表气温等微气候要素产生了重要影响。开展城市气温时空变化模拟与影响因素分析,对于城市热环境评价与城市规划具有重要意义。论文基于高空间分辨率Geoeye-1立体影像,在建筑物高度、下垫面覆盖类型信息提取的基础上,选择南京一中、光华东街、玄武湖、头陀岭4个区域,采用ENVI-met微气候模式,以城市基本气象站南京站的实时气象数据作为背景气象场,模拟不同区域近地表气温的时空分布特征,并利用区域自动气象站观测数据进行精度检验。结果表明:在时间变化上,ENVI-met模拟气温与实测值之间吻合程度较高;在空间分布上,南京一中与光华东街区域气温时空分布规律总体相似,但城市空间形态的差异使得局部区域气温变化不同,玄武湖区域气温由陆地中心向外围呈递减趋势,而头陀岭地形复杂多变,白天气温变化剧烈,夜间空间变化较小。     

杭州市雷电活动特征及雷电灾害区划

利用杭州市1966—2005年雷暴日资料和2008—2009年闪电定位资料,运用ArcGIS空间分析技术结合数理统计方法,分析杭州市雷电活动时空分布特征,并采用地闪密度空间分布与最大地闪强度空间分布的叠置作为雷电风险的主要评价指标,得到杭州市雷电灾害致灾危险性区划。分析结果表明,在时间分布上,杭州市雷暴天气多发生在夏季和午后时段;在空间分布上,杭州市地闪密度较大地区多集中在山脉向阳坡、迎风坡以及大面积水域向陆地过渡的区域。杭州市雷电灾害风险高值区主要集中在上城区、江干区、滨江区、西湖区西部以及淳安县西南部、富阳市大部、余杭区西部、萧山区中部地区。雷电风险高值区主要集中在人口稠密区、工业集聚区、湖边、江边等,这些都可能与气温、空气湿度、地形地貌、建筑物密集密切相关。     

杭州市大雾天气形势特征分析

产生大雾的天气形势是多种的。对1980年至1991年出现的杭州市大雾天气进行归类分析,可把杭州市城市大雾划分为四大类:锋面雾、辐射雾、平流雾、混合雾(由于造成混合雾的形势较为复杂,本文不对其形势特征进行分析)。杭州市城市大雾气候规律分析结果表明每年的10月至次年的4月是杭州市城市大雾的多发季节,也就是秋季、冬季和早春是杭州市城市大雾的多发季节。因此,我们取10月、1月和4月分别代表秋季、冬季和春季,对影响杭州市的各类大雾天气背景进行分析,找出各类大雾的天气形势特征,为制作大雾预报方法提供依据。     

城市下垫面对北京冬季气象要素影响的模拟研究

首先总结和分析了气象站观测的2012年1月北京地区主要天气过程和月平均物理量分布特征,然后利用中尺度天气预报模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),通过个例模拟平均和平均场模拟两种方法分别模拟了1月北京新、旧城市土地利用状况下月平均2 m温度、2 m比湿和10 m风速;将模拟结果与观测结果验证之后,对比分析了两种模拟方法反映城市发展对冬季月平均气象要素的影响特征。结果表明,两种模拟方法均具有较好的模拟效果,对城区月平均2 m温度、比湿的模拟命中率在70%以上,10 m风速超过60%,且二者对研究区月平均物理量的模拟在空间分布特征和日变化规律是一致的,平均场对2 m气温的模拟效果好于对湿度和风速的模拟;城市下垫面发展对北京地区冬季月平均气象条件影响显著,两种方法在模拟城市发展对月平均气象条件影响方面有较好的一致性,个例模拟平均方法能得到极端影响状况,平均场模拟方法局限性在于无法得到极端影响状况和降水模拟。     

城市下垫面对北京冬季气象要素影响的模拟研究北大核心CSCD

首先总结和分析了气象站观测的2012年1月北京地区主要天气过程和月平均物理量分布特征,然后利用中尺度天气预报模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),通过个例模拟平均和平均场模拟两种方法分别模拟了1月北京新、旧城市土地利用状况下月平均2 m温度、2 m比湿和10 m风速;将模拟结果与观测结果验证之后,对比分析了两种模拟方法反映城市发展对冬季月平均气象要素的影响特征。结果表明,两种模拟方法均具有较好的模拟效果,对城区月平均2 m温度、比湿的模拟命中率在70%以上,10 m风速超过60%,且二者对研究区月平均物理量的模拟在空间分布特征和日变化规律是一致的,平均场对2 m气温的模拟效果好于对湿度和风速的模拟;城市下垫面发展对北京地区冬季月平均气象条件影响显著,两种方法在模拟城市发展对月平均气象条件影响方面有较好的一致性,个例模拟平均方法能得到极端影响状况,平均场模拟方法局限性在于无法得到极端影响状况和降水模拟。     

基于WRF模拟的晋江市海陆风特征分析

随着沿海城市的快速发展,城市气候环境恶化,研究弱大气环流背景下的海陆风对改善城市环境具有重要意义。以晋江市为例,利用站点风要素观测数据,结合海陆风判别条件,提取并分析了两个典型海陆风日海陆风的基本特征;采用WRF与Noah陆面过程模式耦合,选用BEP多层城市冠层模型,对典型日进行了风场模拟。从模拟结果中分解出局地风,在验证海陆风现象的基础上,分析了海陆风特征的空间分布规律。结果显示:WRF模拟的逐小时局地风向时序与实测情况吻合较好,通过了信度为0.05的显著性检验,但局地风速模拟值与实测值存在显著差异,平均达到1 m/s。从WRF模拟结果提取的海、陆风起始和终止时间、持续时间与实际情况存在一定差别。两者持续时间在空间上的变化与各自起始时间的空间变化一致,且未明显出现随离岸距离增加,海陆风减弱的现象。上述结果表明,WRF能够较好地模拟海陆风日的风场特征,尽管对海、陆风速的模拟还存在一定的不确定性,但所得结论对晋江市城市规划和微环境改善有参考意义。     

精细的城市边界层模拟中热力粗糙度引入的初步研究

运用南京大学城市尺度边界层模式（UBLM）以100 m水平网格距的精细高分辨率，诊断分析小规模城市（水平范围在一二十公里）的气象环境与边界层结构。就高分辨率精细模拟分析研究了两个问题:（1）在模式中引入热力粗糙度，就引入热力粗糙度前后的模拟结果与实测结果进行对比，结果表明引入后的模拟结果与自动气象站的观测结果吻合较好，能够很好地反映出地面气温的日变化规律。冬季，白天不引入热力粗糙度比引入热力粗糙度会高估小规模城市地区感热通量约60 W/m2，而对乡间农作物地区约10 W/m2。（2）以四种不同水平网格距对同一下垫面及气象条件进行诊断分析，结果表明以100 m网格距精细模拟效果明显优于以较大网格距进行的模拟效果。以这样的精细高分辨率模式所获模拟结果分析了小规模城市的边界层特征，表明:冬季白天和夜间小规模城市与乡村气温差分别为0.8℃和0.6℃；风速明显低于乡村地区；湍能高于乡村地区，白天和夜间湍能一般为乡村的3倍左右；白天混合层发展较乡村迅速，且高度高于乡村地区。这样的特征在当今城市规划布局工作中，为特大型城市的卫星城市的建设规划提供了有益的科学实验依据。模拟效果表明以如此高的水平分辨率实施的模式和模拟是可行和有意义的。     

双重作用面下夜间城市边界层的数值研究

本文全用一个非线性，非定常二维数值模式，考虑双重作用面下，即地表面和城市覆盖层顶两个表面，夜间城市边界层的发展，演变情况。模拟结果表明，夜间城市覆盖层削习大气层结的稳定度，并在市中心覆盖层高度内形成一个小冷岛。     

杭州地区大气水分特征及相关问题的初步探讨

用1951年1月至2003年12月NCEP/NCAR再分析格点比湿、垂直速度资料,以及杭州站降水量资料,分析了杭州地区对流层整层可降水量、低层空气垂直上升运动强度以及地面降水量的演变特点。结果发现,可降水量与低层空气垂直上升运动具有显著的年代际变化,且这两者均利于降水的时段,降水量不一定偏多,这说明空中水资源具有很大的开发空间。对杭州6月大气可降水量的长期变化特征与全球同纬度地区作了对比,发现近53年来,杭州地区6月份降水量处于下降趋势。     

基于偏最小二乘回归的区域换式风速预报订正技术研究

利用偏最小二乘回归技术,将预报产品作为自变量,相应的自动气象站观测资料作为因变量,对2013-2016年冬季浙江省中尺度区域模式预报近地面风速进行订正和评估。所选956站中多数站点风速订正后有所改善,通过定量分析可知浙江西部地区整体改善效果最好,其中效果明显站点占91.7%;中部地区改善效果明显站点占86.5%;东部沿海地区改善效果略差,明显改善的站点占67%。各地级市整体表现均不错,除舟山地区为49.9%外,其他地区风速改善比例均超过50%。选取2017年1月20日浙江东北地区沿海大风过程分析发现订正后的风速与观测风速更为接近,在定海大岛站点(靠里)中表现尤为明显,订正后的结果具有显著参考价值。     

杭州市高温致灾因子危险性风险区划

利用杭州市各气象观测站和自动气象站多年气温资料,以及数理统计方法和Arc GIS空间分析技术,采用极端高温与高温日数作为高温致灾因子风险的主要评价指标,分析杭州市高温天气的气候特征,对杭州市高温灾害致灾因子危险性进行了区划。结果表明,杭州市高温天气灾害较为严重,常出现38.0℃以上的高温,40.0℃以上也不少见,最高达到42.9℃;高温日数较长,最长持续时间超过50 d。杭州市高温灾害危险性风险高值区大部分集中在杭州城区所在的东北部平原,包括上城区、下城区、拱墅区、江干区、滨江区、西湖区西南部、萧山区及余杭区大部。另外,富春江、分水江等沿江两岸,西南部的河谷、盆地以及中部地势较复杂的谷地、盆地等低海拔地区也处于高温危险性中高值区域;北部天目山、西北部昱岭及白际山、西南部千里岗山及龙门山脉高海拔地区均属于危险性风险低值区域。     

杭州单体钢架大棚风灾时空特征

基于杭州国家基准气候站1951—2018年大风逐日资料和经过质控后的373个自动气象站2014—2018年小时极大风速资料,采用MK方法和平均值法,分析杭州建站以来的大风年际变化规律和近5年不同风力等级风的空间分布特征,结合单体钢架大棚风灾等级指标和设施大棚第3次农业普查的乡镇级数据,提出农业发展建议。研究结果表明:造成单体钢架大棚重度受损的大风天数年际变化为波动中下降,2001年出现突变,下降趋势显著,各季变化类似;造成单体钢架大棚轻、中、重3个等级的各级风发生天数和时次数的多发地均为临安西北部山区、富阳安顶山和杭州湾等区域,其中杭州湾区域也是杭州设施农业主要发展地,需进行重点防御,适当提高建设标准;杭州中心区域为大风低值区,可进一步发展设施农业。一年四季中,造成单体钢架大棚中到重度风灾的风出现天数和时次数均为夏季最高、春季其次、秋季最少,持续时间以冬季最长、秋季次之、春季最短。     

杭州市区空气污染物变化特征及其与气象条件的关系

利用2002—2007年杭州市区空气污染物监测资料,根据杭州周边城市的每日环境空气质量,结合不同污染类型和气象资料,分析市区空气污染物变化特征及与气象条件的关系。结果表明,市区环境空气质量中污染天数出现频率逐年减少,空气质量正在好转,主要是首要污染物PM_(10)的浓度呈现逐年降低的趋势。在三种污染类型中大范围连续污染类型中的较重污染出现天数比其他两种污染类型多一半,大范围连续污染类型时PM_(10)浓度是最高的,个别污染类型时最低,PM_(10)浓度分别为0.256 mg·m~(-3)和0.177 mg·m~(-3)。不同类型与不同天气形势的关系比较密切。杭州市区污染出现频率存在明显的季节变化,冬季最高,夏季最低,污染频率分别为25.6%和3.6%。不同污染类型中个别污染类型出现最多,局地连续污染类型出现最少,出现频率分别为40.7%和29.9%。不同季节不同污染类型的出现频率相差较大,局地连续污染冬季出现频率较高,个别污染在春季出现较多,大范围连续污染在秋季出现较多。夏季的空气质量最好,只有少数的个别污染出现。在不同级别污染中,Ⅲ1级(轻微污染)主要是个别污染类型,Ⅲ2级(轻度污染)和Ⅳ1级(中度污染)污染主要是大范围连续污染类型,而Ⅳ2级(中度重污染)和Ⅴ级(重度污染)污染出现时主要是受到沙尘暴影响或春节烟花爆竹燃放影响的个别污染类型。     

杭州地区雷雨大风灾害风险区划

通过对杭州市7个地面气象观测站及200多个自动气象站的观测资料进行筛选,得到杭州地区2004—2010年雷雨大风序列,分析其时空变化特征;从致灾因子、孕灾环境、承灾环境、防灾能力角度对杭州地区雷雨大风灾害进行风险区划。结果表明,雷雨大风多发生在春、夏季节;午后及傍晚,地势较低的平原、河谷、峡谷地带。杭州地区雷雨大风高风险区域主要分布在城区、富阳、余杭、萧山、临安东北部及千岛湖富春江流域一带;低风险区域主要分布于淳安、建德北部以及杭州中部部分地区。     

杭州市空气负离子变化特征分析

利用2008—2010年杭州西溪湿地和馒头山空气负离子观测资料,分析了杭州市空气负离子的季、月和日变化特征,以及空气负离子与气象环境因子的相关关系。结果表明,湿地负离子浓度要好于市区;杭州市空气负离子浓度冬季最大,夏季最小;一日中早晨空气负离子浓度最高,15时左右最低;夜间高于白天。空气负离子浓度与温度、日照时数和空气污染物呈负相关,与相对湿度、风速、云量和降雨量呈正相关。     

杭州市空气负离子变化特征分析

利用2008-2010年杭州西溪湿地和馒头山空气负离子观测资料,分析了杭州市空气负离子的季、月和日变化特征,以及空气负离子与气象环境因子的相关关系.结果表明,湿地负离子浓度要好于市区;杭州市空气负离子浓度冬季最大,夏季最小;一日中早晨空气负离子浓度最高,15时左右最低;夜间高于白天.空气负离子浓度与温度、日照时数和空气...     

长江三角洲城市发展与人体舒适度的关系

为研究城市人体舒适度变化和城市化进程的关系,明确影响人体舒适度的主要城市因子,该文首先利用1981—2010年长江三角洲地区上海、南京、杭州、合肥的气象数据,研究气候舒适度及其变化趋势,并研究了影响人体舒适度的主要城市因子。研究结果表明:上海、南京、杭州、合肥冷不舒适日数均呈减少趋势,热不舒适日数均呈增加趋势,舒适日数变化不大。城市化综合水平与冷不舒适日数倾向率之间达到显著相关水平,与热不舒适日数倾向率之间相关不显著。影响长江三角洲地区人体舒适度的最主要城市因子为总人口数量,其次为建成区面积、总用电量、公共交通实有车辆、人均绿地面积等。     

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。