中国三大城市带城市化气候效应的检测与对比

利用国家基本、基准站1951—2009的逐日气候数据和1986—2008的城市人口资料,建立了一种新的城市化指标,分析了京津冀城市带、长江三角洲城市带和珠江三角洲城市带中典型城市及区域整体的城市化特征,对三个城市群区的城市气候特征和气候效应进行了比较。结果表明：城市化使典型城市的平均气温和最低气温显著升高,城市化气候效应特征可以分为“冷季型”、“暖季型”和“过渡季节型”三种类型。长三角地区的城市化气候效应最强,京津冀次之,珠三角最弱。长三角地区与京津冀地区城市化气候效应的共同点为平均气温和夜间气温升高,春、秋两季增温显著;不同点是长三角夏季强于冬季,最高气温明显升高,京津冀冬季强于夏季,最高气温无明显变化。城市化对降水的影响在三个城市群区有着不同的特点,主要体现在极端强降水事件上。     

大城市气象服务需求与关键技术

基于城市化快速发展所产生的城市气候效应、气象灾害效应的事实,阐述了城市化对天气、气候的影响和由此导致的城市气象灾害特征.通过对城市气象服务需求的调查分析,揭示出提高城市气象服务能力需要解决的关键技术问题.通过对目前城市气象研究现状和在气象预报服务中的技术支撑能力的分析,提出了在新形势下大城市气象预报服务的发展思路和重点...     

北京地区降水空间分布及城市效应分析

利用1971-2010年北京地区20个测站降水资料和城市发展数据,分析了北京地区降水的大尺度变化趋势及局地降水的城市效应特征。结果表明:(1)北京地区年降水量具有大尺度变化特征,其线性倾向率为-9.12 mm·(10a)-1;(2)城市化缓慢期城市对降水影响不明显,而快速发展期则表现出明显的雨岛效应,城市化不仅使雨岛增强,还对城市下风向降水有一定影响;(3)受盛行风及热岛环流的共同影响,北京地区不同季节局地降水表现出不同的分布形态;(4)城市化过程对城区局地强降水日数存在增加效应。     

城市化气候效应研究的新进展

随着人类社会经济的不断发展,世界各地特别是中国城市化进程十分迅速。城市化的气候效应已成为一个具有重大现实与科学意义的问题,不少科技工作者已经利用观测资料和数值模式对城市化的气候效应进行了一系列的研究。首先从观测资料的角度介绍城市化气候效应的具体表现,然后根据城市化进程影响区域气候的三类主要途径,即城市土地利用变化、人为热释放和人为气溶胶排放,对国内外城市化气候效应的研究,特别是数值模拟研究,进行了综合回顾与分析。结合作者近几年所做的工作,系统总结了城市化气候效应研究的新进展以及所面临的问题,并提出了城市化气候效应的应对策略和未来研究展望。目前的城市化气候效应模拟研究结果还具有较大的不确定性,随着模式物理过程的改进完善和高性能计算能力的迅速提升,进行高分辨率和长时间的城市化区域气候效应集合模拟研究将成为解决这一领域关键科学问题的有效途径。     

城市化对重庆市主城区局地气候的影响

利用气温、降水量、相对湿度、日照时数等气象资料,以及土地利用资料和空气质量资料,分析了重庆市主城区1970—2019年各气象因子的变化趋势,以及城市化进程对局地气候变化的影响。结果表明：气候变化背景下,重庆市主城区呈温暖化、干燥化趋势,城市化加剧了这一趋势,并导致降水波动性增大,极端降水事件增多。主城区的城市化气候效应强度均呈上升趋势,夏季上升趋势最明显,其中热岛强度和雨岛强度变化显著,市区气候受城市化影响高于近郊。热岛效应、干岛效应的出现主要由热排放和土地利用面积的增加导致,气温的上升与建设用地的扩张对雨岛强度的增加作用明显,空气质量的改善及气温升高有效削弱了市区的暗岛强度。为减缓城市化带来的气候风险,应进一步优化城市能源、产业结构,保护水体、绿地等自然下垫面,建设海绵城市与地下水库工程。     

2007年7月广东大范围持续高温诊断分析

在分析1967～2007年广东7月高温日数气候特征及其异常年份同期大气环流、夏季风以及经向环流等因子特征的气候背景下,探讨了2007年7月广东大范围持续高温的原因.结果表明,2007年7月广东大范围高温的大气环流具有典型高温日数异常多年的环流特征,东亚阻高偏强,副热带锋区偏南,抑制副热带高压北抬,使得华南受其控制,以下沉气流为主,从而导致高温日数出现正异常.城市化效应对夏季高温的影响已逐步加大,且近十几年来城市化进程明显加快,其影响已不容忽视.     

中国西北地区城市化效应及其在增暖中的贡献率

利用西北地区27个城市气象站及其邻近的65个气象站1961—2000年40年的年平均气温资料,对西北地区不同级别的城市效应进行了检验。结果表明,西北地区1961—2000年城市化效应存在正负两种类型,效应范围为-0.41~0.69℃,城市化效应在温度升高中的贡献率为5.3%~27.7%。不同城市规模的城市效应有较大区别,大城市效应最强、最稳定,中等城市次之,小城市最弱,并且容易随温度变化而变化。不同时期的城市效应也不同,1961—2000年平均城市化效应为0.02℃,1981—2000年为-0.01℃,1991—2000年为0.24℃。总体来说,城市效应在全区温度增暖中所占比例较小,西北地区增暖主要为自然因素导致。     

北京地区大气湿度变化及城市化影响分析

应用北京20个常规气象站1976—2015年逐日观测及同期北京城市发展数据,并借鉴一个新的城、郊区代表站点分类方法,分析了北京地区相对湿度的分布、变化特征及其对城市化的响应。结果表明:(1)北京地区相对湿度的空间分布不均匀,城市化发展早期相对湿度的分布主要受地形影响,城市化程度较高的年代城市效应的影响更为明显,(2)近40年来北京地区平均相对湿度呈现下降趋势,线性倾向率为-0.9%·(10 a)~(-1)。城区相对湿度的下降速率比郊区大,城、郊差异主要表现在20世纪90年代以后;(3)近40年来北京城市干岛强度呈上升趋势,线性倾向率为1.3%·(10 a)~(-1),城市干岛效应在季节分布上以冬季为最强,秋、春季次之,夏季较弱。检验表明自1995年以来北京干岛效应呈现出更为明显的增强趋势;(4)北京城市干岛效应与城市化进程有密切联系,其与北京城市化率及城市热岛强度之间具有显著的高相关性,相关系数分别高达0.87和0.86。     

城市化对局地气候的影响分析

选取位于中等城市城区的湖南省常德气象观测站地面气象观测资料和位于小城市城郊的湖南省临澧气象局地面气象观测资料,利用统计方法,对比分析了各气候要素的变化态势。结果表明：常德站和临澧站在气候变暖大背景下,平均气温和最低气温呈线性递增趋势,相对湿度呈线性递减趋势,且递增（减）幅度常德站大于临澧站。常德城市人口大幅度增加年的前后,气候要素变化存在明显的突变,且以气温、湿度最为剧烈,显现出明显的热岛、干岛效应。针对显现出的城市发展对局地气候的影响,提出了减缓城市化影响的初步建议。     

城市化对局地气候的影响分析

选取位于中等城市城区的湖南省常德气象观测站地面气象观测资料和位于小城市城郊的湖南省临澧气象局地面气象观测资料,利用统计方法,对比分析了各气候要素的变化态势。结果表明：常德站和临澧站在气候变暖大背景下,平均气温和最低气温呈线性递增趋势,相对湿度呈线性递减趋势,且递增（减）幅度常德站大于临澧站。常德城市人口大幅度增加年的前后,气候要素变化存在明显的突变,且以气温、湿度最为剧烈,显现出明显的热岛、干岛效应。针对显现出的城市发展对局地气候的影响,提出了减缓城市化影响的初步建议。     

1961-2004年惠州城市与乡村气温变化的对比

根据惠州城市和乡村1961-2004年逐月平均气温资料,对比分析了全球变暖背景下惠州城市和乡村的气温变化。结果表明：城市和乡村年平均气温均表现为增加趋势,气候倾向率分别为0.21和0.13 ℃/10 a,其中冬季变暖最明显。城市气温的增温率和增温幅度都高于乡村,城市化、工业化和人类活动引起的城市热岛效应对城市气温变化有重要影响,年和四季城市热岛效应的增温贡献率为28.9%～56.3%。1990年代中期开始的10 a与前34 a相比,城市年和四季热岛效应增温幅度平均为0.19～0.27 ℃,全球变暖效应增温幅度平均为0.17～0.73 ℃。城市热岛效应对1990年代城市气温突变有重要影响。     

1961-2004年惠州城市与乡村气温变化的对比

 根据惠州城市和乡村1961-2004年逐月平均气温资料,对比分析了全球变暖背景下惠州城市和乡村的气温变化。结果表明：城市和乡村年平均气温均表现为增加趋势,气候倾向率分别为0.21和0.13 ℃/10 a,其中冬季变暖最明显。城市气温的增温率和增温幅度都高于乡村,城市化、工业化和人类活动引起的城市热岛效应对城市气温变化有重要影响,年和四季城市热岛效应的增温贡献率为28.9%～56.3%。1990年代中期开始的10 a与前34 a相比,城市年和四季热岛效应增温幅度平均为0.19～0.27 ℃,全球变暖效应增温幅度平均为0.17～0.73 ℃。城市热岛效应对1990年代城市气温突变有重要影响。     

城市化发展对南京城市增温的影响分析

利用层次分析法和非线性拟合法,分析了南京市1980—2006年城市化进程,并选取了年平均最高、最低气温和年平均气温为研究对象,分别探讨了城市化与城市化增温的影响关系。在此基础上,建立了城市化效应与温度变化的线性模型,进一步分析了城市化效应对城市增温的影响程度。结果表明,1980—2006年南京城市化进程对城市化增温影响关系显著,城市化与增温呈显著相关;城市化对年平均最低气温的影响最为明显,对年平均气温的影响次之,对年平均最高气温的影响最小;1981—1998年城市化效应对城市增温的影响远远小于区域气候的影响,但1998—2006年前者的影响程度大于后者,增温率将近为后者的2倍。这说明,近年来南京市人类活动造成的温度变化已超过自然因素造成的变化,城市化增温趋势呈现出的阶段性特征与南京市城市化进程的特点相吻合。     

面向新型城镇化的气候承载力指标研究——以皖江城市带为例

从服务新型城镇化进程出发,本文基于气候条件与人类活动的相互作用关系,同时考虑气候的资源和灾害双重属性,识别并构建了包含气候资源供给、气候灾害限制和城镇化协调发展水平三方面要素的气候承载力评价指标体系,进而采用熵权法、耦合协调度模型和GIS技术等方法实现了指标的量化,形成了气候承载力的综合评价指标和模型。以皖江城市带为例,应用该套指标方法探讨了气候承载力的空间格局与关键影响因子,结果表明,皖江城市带城镇化发展格局与气候承载力分布较为一致,气候承载力较高的地区意味着可容纳的城市发展负荷量较高,而与之对应的这些地区城镇化集聚程度也较高;但气候承载力水平空间差异显著,区域整体气候承载力还有待进一步优化提升。根据城镇化集聚度和气候承载力特点,将皖江城市带分为4个等级和12种类型,并进一步揭示了不同类型地区存在的承载力"短板"和问题现状。     

基于均一化观测序列评估城市化的气候效应

介绍了从气象观测记录中分辨城市化气候效应的基本思路,通过近年一些范例性的研究成果,展示均一化气候序列对于评估城市化气候效应的重要性,讨论均一化资料所反映的"城市化效应"的内涵,总结现有有限的基于均一化气候序列的城市化效应评估结果,并指出存在的问题,展望进一步的研究。     

上海气温变化及城市化影响初步分析

为研究在全球变化背景下上海市区气温变化规律和城市化进程对其影响,分析了上海市区气温对全球变暖的响应,对比了市区和郊区气温在不同气候背景下的变化趋势,采用与郊区台站对比法分析了上海市区气温城市化效应,研究了城市化进程与气温各分量长期变化趋势之间的关系,将高空与地面观测资料相结合,定量估算了城市化效应对平均气温的贡献,初步讨论了气温的城市化效应成因。研究结果表明：1873~2004年上海市区年平均气温的长期变化趋势为1.31 ℃/(100 a),在1921~1948年和1979~2004年两个时期增温明显,其中第二段增温强于第一段;与郊区站点相比,市区在降温期内降温最小,增温期内升温幅度最大;城市发展导致市区和郊区气温有显著差别且温差逐年加大,其中平均气温和最低气温在秋季的差别最大,最高气温市区和郊区之间差别在夏季最大;城市化进程加快了地面气温升高的速率,其中以最低气温最为明显;在1980年代城市化效应使上海市区年平均温度平均升高0.4 ℃,在1990年代平均升高1.1 ℃。     

承德市干湿岛效应及其城市化影响分析

提出用城市站与郊区站相对湿度的差值作为干湿岛强度指标,利用趋势分析等统计分析方法,分析了承德市1964—2007年的空气湿度变化及城市化影响,结果表明：承德市近44 a空气湿度呈明显增加趋势,尤以近10 a最为明显,且由1988年以前的干岛特征逐渐转成了近10 a的湿岛特征,以夏季、秋季的湿岛效应最为明显,湿度场的明显变化主要来源于城市化影响。     

中国东部不同区域城市化对降水变化影响的对比研究

城市化气候效应已经成为区域气候变化中不可忽略的人为因子。根据人口总量、人口密度和MODIS LC三种不同的分类方法划分了城市站和乡村站,利用逐日降水资料探讨了我国东部长江三角洲、珠江三角洲及京津唐等三大城市群的发展对降水变化特征的可能影响,主要得到以下结论:不同区域城市化发展对降水变化的影响存在差异;1960—2009年间,长三角和珠三角城市群城市化均有使降水变化趋势增加的作用,而京津唐城市群城市化作用不明显。不同城市化发展阶段对降水变化影响也存在差异;城市化发展慢速期(1960—1979年),城乡间降水变化趋势差异不明显,城、乡间降水变化趋势差异对城、乡站分类方法很敏感;而城市化发展快速期(1980—2009年),三大城市群的城市化发展都有使降水增加的作用,且不受城、乡站分类方法的影响。      

城市化环境大气污染模型动力学问题

城市化环境大气污染动力学问题是城市环境大气污染形成机理及其治理原理研究中核心理论问题,该文从城市化环境大气污染各类复杂的交叉影响因素角度,初步描述了城市环境大气多尺度相互作用;城市建筑群及其周边地形影响;下垫面及陆面过程对城市环境大气动力结构形成的影响效应;城市环境水-土-气污染形成的多圈层相互作用等问题.并且综合分析探讨了城市环境大气污染的动力学特征及其影响作用.通过理论问题的讨论,给出了本项目开展的BECAPEX现场观测试验的设计实施和城市污染"大锅盖"特征结构研究的科学问题.     

WRF/NCAR模拟的夏季长三角城市群区域 多城市热岛和地表能量平衡

利用一个包含城市冠层效应的区域模式（WRF/NCAR）,对长三角特大城市群的夏季气候效应进行了5 a（2003—2007年）高分辨数值模拟,通过长三角地区有无城市的对比试验分析,重点分析了城市群所造成的多城市热岛和地表能量平衡及其日变化特征。结果表明：城市化会导致显著的地表升温,但昼夜不同的升温幅度造成城市地表温度日较差的降低,以及部分郊区日较差增加;城市化也减小城市近地面风速,但沿海城市升温造成的热力差异,增大白天的海风并降低夜间的陆风。同时大范围城市群的热岛能够显著降低低层气压,导致部分海面风速持续的增加;城市下垫面具有很小的潜热通量,但感热通量和热存储量较大,白天的热岛逐渐增加,并在日落前达到最大,夜间热岛基本维持,但在日出前后迅速减弱;较大的入射短波辐射、较小的向下长波辐射和较低的10 m风速能够减弱白天的热岛,而增强夜间的热岛,并且使热岛峰值从17时延后至20时出现;反之亦然。