重庆城市热岛研究与创建国家生态园林城市

分析重庆市创建国家生态园林城市对城市热岛的评估、研究需求,城市热岛研究现状和面临的一些问题,总结城市热岛的基本规律,设计面向国家生态园林城市的城市热岛研究方案。提出根据国家生态园林城市的评价标准研究得出权威的、准确的城市热岛现状评价结果;通过高分辨率数值模式开展模拟实验研究,明确其在创建国家生态园林城市中的利、弊作用;总结基本规律和防控城市热岛的措施,为城市规划和园林绿化提供参考等建议。     

城市大气边界层的数值研究

本文利用能量闭合的二维非线性、非定常模式,结合地面热量平衡方程,研究了城市热岛和城市热岛环流以及其它相关的城市边界层参量的发展演变规律;同时探讨了在城市污染面源的情况下,污染物的扩散、输送问题.模拟结果得到了天津市城市热岛观测资料的证实.     

城市环境气象的研究进展

重点介绍了国内外对城市热岛的研究现状和研究成果.简单介绍了绿化对改善城市热环境的研究成果,目前城市气象服务中的气象指标以及城市灾害性天气监测中存在的不足.总结了城市气候研究的热点为城市热环境和大气气溶胶,指出了利用数值模拟研究气溶胶气候效应是今后发展的趋势.     

基于MODIS时间序列的内蒙古城市热(冷)岛效应研究

基于MODIS遥感卫星数据,反演地表温度,研究内蒙古各城市昼夜城市热岛空间分布和季节变化特征。结果显示:(1)白天内蒙古西部地区城市热岛效应弱;中部地区除集宁外,城市热岛出现概率呈对半趋势,没有东部地区城市热岛效应强;东部地区城市热岛效应出现概率最多,以赤峰和通辽尤为显著。夜间全区城市热岛出现的概率比白天大,有些城市达到了100%的现象。(2)内蒙古城市热岛并没有表现出统一季节变化规律,白天,冬季出现城市热岛的有锡林浩特、海拉尔、集宁和通辽;夏季为热岛的城市有呼和浩特、乌兰浩特。夜间,呼和浩特全年热岛,基本全年热岛(除个别月份)的有集宁、通辽、乌海、乌兰浩特和锡林浩特;春季为热岛的是临河;秋季为热岛的有赤峰和东胜;热岛有季节变化规律的是巴彦浩特、海拉尔、包头。(3)呼和浩特夏季6-8月呈现热岛效应;冬季12月依旧表现为热岛,且夜间城市热岛更严重。(4)集宁除5月、7月、12月为冷岛,其余月份为热岛; 7月白天为弱冷岛,夜间为热岛,城郊温差较小;冬季12月白天集宁市区为热岛效应,夜间集宁市区呈现弱冷岛效应。     

城市景观格局与热岛效应研究进展

概述了城市景观格局和城市热岛效应及城市景观格局对城市热岛效应影响等领域的研究现状,探讨了城市景观格局对城市热岛效应的影响作用,并结合城市景观格局研究中的新领域——景观格局优化,提出了解决城市热岛问题的新思路,即通过优化景观格局来达到缓解甚至消除热岛效应。展望了城市景观格局和城市热岛效应研究领域存在的问题和面临的任务。     

城市环境气象的研究进展

重点介绍了国内外对城市热岛的研究现状和研究成果。简单介绍了绿化对改善城市热环境的研究成果。目前城市气象服务中的气象指标以及城市灾害性天气监测中存在的不足。总结了城市气候研究的热点为城市热环境和大气气溶胶，指出了利用数值模拟研究气溶胶气候效应是今后发展的趋势。     

北京地区城市热岛特性的卫星遥感

一、前言 城市工业、商业、交通运输业的高速发展和居民住宅的高度集中,使城市范围内形成了特有的城市气候,这种气候以热岛现象为主要特征。其形成的原因,一方面由于城市特有的下垫面特性;另一方面由于城市具有丰富的热源。研究城市热岛的具体特征,不仅是城市气候研究的重要内容,而且对现     

Nudging地面加密观测改进数值模式对城市效应及其触发对流的模拟:一次夜间个例试验

城市(热力、动力、人类活动等)效应对城市及周边地区强降水有着重要的影响。由于涉及到多方面因素,在数值模式中合理描述城市效应仍然存在许多困难。采用Nudging地面加密观测间接引入城市效应(Nudg)和使用城市冠层模式直接引入城市效应(Urba)两种方式模拟了2017年5月7日发生在广东广州的一次极端降水过程。结果表明Nudging地面加密观测能够有效地在数值模式中引入城市效应,从而合理地再现出城市热岛及其触发的对流和强降水的时空演变,而使用城市冠层模式未能够模拟出城市热岛及其触发的对流和降水。具体而言,Nudg能够维持城市的热岛,在城市热岛的下风方最先触发了对流,对流快速发展并稳定维持,从而在广州城市下风(西北)方形成了强降水。然而,Urba试验中城市热岛迅速减弱消亡,从而未能在城市下风方触发出对流,导致降水模拟的失败;尽管后期在城市下风方边缘及北部山区有零星的雷达回波,但均未能够发展形成组织化的对流单体或系统。对本次强降水事件对流的触发而言,城市热岛的加热作用较城市的摩擦辐合更重要。提出的Nudging地面加密观测间接地引入城市效应的方法可用于与城市下垫面相关的各类天气事件的模拟研究。      

中国地区城市热岛环流研究进展

城市热岛环流是由城市热岛激发的、存在于边界层的局地环流。这一环流常影响城市区域污染物的扩散及城市降水,是城市气象学的重点研究对象。在过去30多年间,中国城市热岛环流的研究不断取得突破,研究成果丰富。为了今后更有效地开展相关研究,本文从观测分析、理论与数值模拟研究两方面,回顾并总结了我国在热岛环流研究方面取得的成果,包括热岛环流的时空特征、产生机制,以及热岛环流与其他局地环流的相互作用。此外,本文总结了热岛环流对城市及其周边地区污染物水平和垂直分布的影响。     

晋江市海陆风对城市热岛的影响

利用2017年晋江市及其周边共27个自动气象站逐小时气象资料,分析了2017年晋江城市热岛强度的日变化及有无海陆风对城市热岛强度的影响,同时研究了不同季节海陆风风速对城市热岛强度的影响,最后通过典型个例海陆风日验证了晋江城市热岛的日变化特征。结果表明:晋江市全年平均热岛强度的日变化趋势呈“V”字型分布;海风能使城市降温,减弱城市热岛强度,而陆风能使夜间热岛显著增强,故与非海陆风日相比,海陆风日热岛强度的日变化幅度增大;热岛强度与海陆风风速呈负相关,海陆风风速越大对城市热岛有一定的缓解作用。     

天津城市热岛效应的时空变化特征

应用2008年天津市14个自动气象站逐小时资料和6h一次的地面常规资料,对天津城市热岛效应的时空特征进行了分析,结果表明：天津市热岛强度的日变化、月变化和年、季特征显著,且天津市热岛强度与城郊站的选择方法有密切关系。通过多元线性回归方法,分析了天津市热岛强度与云量、云高、风向、风速和相对湿度这5种气象要素的相关性,发现风速是影响天津城市热岛效应的显著气象因子,但总体而言气象要素对天津城市热岛效应的影响相对较小。     

复杂地形条件下城市热岛及局地环流特征的数值模拟

应用基于多层城市冠层方案BEP(Building Environment Parameterization)增加室内空调系统影响的建筑物能量模式BEM(Building Energy Model)方案的WRF模式,模拟研究重庆热岛的特征、成因以及局地环流对热岛形成的影响。文中共有两个算例,一为重庆真实下垫面算例,称之为URBAN算例,二为将城市下垫面替换为耕地下垫面的对比算例,称之为NOURBAN算例。结果表明:1)WRF方案模拟结果与观测2 m气温的对比吻合较好,误差主要出现在正午温度峰值和凌晨温度谷值处,由城市下垫面特性及城市内建筑分布误差引起。2)BEP+BEM方案较好地模拟出了重庆地区的热岛分布的空间和时间特征。重庆市温度的分布受地形和城市下垫面的双重影响,越靠近城区,温度的分布受城市化影响就越大,在海拔低处,温度就越高。3)城区立体三维表面对辐射的陷阱作用导致城市表面总体反射率小,向上短波辐射小于郊区约20 W/m~2。城市表面以感热排放为主,而郊区则表现为潜热的作用占主导。夜间城市地表储热以及空调废热向大气释放,是城市热岛形成的重要原因。4)模拟区域背景风场主要为东南风,局地环流呈现出越靠近山区风速越大、城市区域风速较小的特性,体现了城市密集的建筑群对低层大气流场的空气动力学效应,以及复杂山谷地形的山谷风环流特性。在市区的西侧和东南侧均有高大山脉阻挡,山脉对城市出流的阻碍作用、气流越山与绕流运动对城市热岛的形成有一定影响。     

The Influence of the City of Athens on the Evolution of the Sea-Breeze Front

In the present study, we examine the dynamics of a sea-breeze front and the urban heat island interacting with the heavily urbanized city of Athens. For this reason, simulations were performed with a modified version of the PSU/NCAR Mesoscale Model (MM5), whereby urban features are considered, and the model results were compared with surface routine meteorological data. An unrealistic run was also performed, where the city of Athens was replaced by dry cropland and pasture surface, as in the surrounding area. A delay in the sea-breeze front was found during daytime, together with frictional retardation concerning its penetration, as well as inland displacement of the heat island as the air moved over the city of Athens. During nighttime, the wind speed increased over the lower atmosphere in the city centre due to the enhanced urban heat island.     

北京地区热岛非均匀分布特征的卫星遥感-地面观测

针对北京城市热岛的空间变化特征及其发展趋势,重点探讨了北京城市热岛总体演变趋势及其多尺度非均匀分布特征与城市建筑群面积、中高层建筑群空间布局的相关关系。采用晴空过程北京城郊地面自动气象站AWS(Automatic weather station)气温观测真值对卫星遥感云顶黑体温度TBB(Temperature of black body on the top of cloud)高分辨率场实施变分订正,解决城市热岛研究中高分辨率卫星遥感的客观性订正问题。研究结果揭示了北京城市建筑群面积及中高层建筑群布局对城市热岛群总体演变趋势、多尺度热岛群非均匀分布特征的显著影响效应。结果表明,北京晴空过程城区及近郊区多尺度热岛效应可由强、弱程度不同的热岛群"合成",北京地区热岛分布呈多尺度非均匀特征,即城区东西两侧为强热岛区,城西北园林区与古城中轴线区域为相对弱热岛区;在北京城市高速发展背景下,城郊街区热岛群的非均匀分布特征与城市建筑群布局之间存在着相关关系;城市建筑群面积及中高层建筑密集程度的差异可产生区域性强弱不同的热岛效应,这间接反映出北京城郊中高层建筑群暖气或空调排放热源的局地影响效应。上述研究结果可为城市发展有关建筑群布局与园林绿地规划设计提供科学依据。     

2014-2017年西安市城市热岛、冷岛精细化时空特征分析

选取1971—2017年7个国家级气象站的气温资料,分析年代际气温变化特征及城郊温差、城县温差;选取2014—2017年103个国家考核区域气象站及7个国家级气象站逐时气温资料,利用标准化相对气温法,研究西安市城市热岛、冷岛的年、季平均空间分布特征,以及逐日热岛、冷岛变化规律。结果显示:1971—2017年城区、郊区和郊县气温均呈上升趋势,城区增温速率最大,郊县增温速率最小,进入21世纪后,城市热岛效应较为显著。西安市城市热岛、冷岛现象明显,且均呈"多中心"特征,热岛中心多为老城区及旅游中心,建筑物面积和人口密度占绝对优势;冷岛中心多为地势较高、水域绿被覆盖较大、非人口密集区的秦岭坡脚线附近。城区代表站的年、春季、夏季、秋季基本处于平稳状态,年、春季、夏季06—07时热岛强度最大,秋季、冬季23时热岛强度最大;郊区代表站和郊县代表站的年及四季热岛、冷岛强度均有明显的日变化特征,且变化趋势相反;郊区代表站10时热岛转为冷岛,春、夏季16—17时转为热岛,年及秋、冬两季19—20时转为热岛;郊县代表站年、春季、夏季06—07时冷岛强度最大,秋季、冬季2时冷岛强度最大,08时后冷岛开始减弱,12—13时为最弱后开始增强。     

重庆市城市热岛效应变化特征及减缓措施

利用1961～2016年重庆市逐日气温资料,分析讨论了重庆市主城区56年城市热岛效应的变化趋势和年变化特征,并利用2009～2016年的逐时气温资料分析讨论了城市热岛效应的日变化特征。结果表明:56年来重庆市城市热岛效应总体呈上升趋势,各季节中盛夏上升最明显;重庆市城市热岛效应存在明显的年变化特征,盛夏的热岛效应最强,初春次之,仲春至初夏的热岛效应最弱;重庆市城市热岛效应具有较明显的日变化特征,各季节热岛效应均表现为白天弱,夜间强。重庆市城市热岛效应的形成及其变化,既受到地理位置、气象条件等自然因素的影响,更由城市下垫面变化(绿地和水体的面积及分布)、大气污染、人为热排放等城市化进程因素所决定。结合重庆城市特点综合运用多种措施可以减缓重庆城市热岛效应。      

地表利用城市化在一次极端高温过程数值模拟中的影响

地表种类的城市化对城市区域的热力结构和局地环流都会产生巨大的影响。利用地面、高空观测资料和MODIS地表覆盖资料,使用耦合城市冠层模式(UCM)的区域中尺度数值模式(WRF),对2013年8月8日福州地区的一次极端高温天气过程进行数值模拟,研究地表利用变化对福州城市热岛效应及其对福州城市区域局地环流的影响。结果表明:地表利用的城市化使得午后城市热岛现象更加明显而夜间热岛效应呈现出减小的趋势;地表利用城市化后,中心城区的近地面风速减小,但城区与山区以及城区与海洋之间的局地热力环流明显加强,促进了山谷风和海陆风环流的发展;同时地表加热效应增强,促进了垂直运动的发展。      

下垫面对郑州城市边界层风的影响

根据１９９３年１月和７月郑州市中心测点和南郊郑州气象观测站同步观测的地面和边界层气象资料,分析了郑州城市下垫面对边界层风的影响。结果表明,在地面气压梯度比较小且天气晴朗条件下,郑州存在城市热岛环流。受城市热岛环流影响,郊区地面风向指向市区;边界层８００ｍ以下,城市上空吹偏西风时同一高度上南郊风向偏于城市风向左侧,吹偏东风时同一高度上南郊风向偏于市区风向右侧;１２００ｍ以上,城市上空吹偏西风时,同一高度上南郊风向偏于城市风向右侧     

南京市夏季热岛特征及其与土地利用覆盖关系研究

利用南京市7月的Landsat TM热红外波段数据,根据单窗算法反演得到南京市地表温度,讨论了南京市热岛特征,并分析了产生这种现象的原因。通过遥感和地理信息系统相结合,运用Landsat TM数据,提取出南京市下垫面类型,分析了不同地表覆盖类型的热辐射特征并定量地分析了土地利用及植被对地表温度的影响。结果显示,南京市夏季主要存在3个热岛中心,分别是建成区、大厂区和八卦洲。南京城区地表温度明显比郊区地表温度高,通过地表温度对比分析发现,城区平均地表温度比城市边缘和远郊区地表温度分别高出3.5℃和5.7℃,城市热岛效应明显。不同地表覆盖类型的地表温度也有显著差异,从高到低依次为：城镇建设用地、耕地、草地、林地、水体。城镇建设用地与水体的表面温度最大相差14℃。城市地表温度与植被覆盖度具有明显的负相关关系,城市地表植被覆盖度低是城市热岛出现的主要原因,今后应当更加注重城市绿地建设,提高植被覆盖率。