城市化进程对气象探测环境代表性的影响：以寿县国家气候观象台为例

为了探讨城市化进程对寿县国家气候观象台探测环境及气象要素的影响程度,本文利用高分辨陆地卫星影像结合GIS技术揭示了近25年(1987—2012)寿县县城的城市化进程及其对气象观测场周边土地利用/覆盖变化以及热环境的影响过程;以搬迁后新址为参考站,进一步分析了城市扩张对气温和风的影响。结果表明:1城市化进程中的土地利用改变是破坏寿县观象台探测环境代表性主要原因;2城建用地是影响和构成寿县旧址周围缓冲区较高地表温度的热环境分布主体,而植被和水体是较低地表温度的热环境分布主体;3城市化扩张造成旧址年平均气温偏高和年平均风速偏小,由于城市化的影响,寿县新旧站址风向的相符率仅为15%左右,且城市扩张对气象要素的影响呈现明显的日变化和季节变化特征。控制台站周边城建用地的规模和布局是改善台站热环境以及提高台站观测区域代表性的重要举措。     

前言

“黑河地区地气相互作用野外观溅试验研究(HEIFE)”野外观测1工作已于1992年10月15日全部结束。先后进行了“先行性试验(POP)”(1988年9月4-19日),“正常观测试验(FOP)”(1990年6月—1991年10月15日,其中日方负责的001和005微气象站和五个自动气象站延续到1992年10月15日);“先行性加强期(PIOP)”(1990年8     

长江三角洲城市群对夏季日降水特征影响的模拟研究

利用耦合了单层城市冠层模型UCM的中尺度模式WRF,探讨了长江三角洲地区城市化对夏季日降水特征的影响。结果表明,WRF模式能较好地再现长三角地区2003—2007年夏季降水的空间分布,比较成功地模拟出了降水中心的位置及强度。城市化使得长三角地区夏季降水日数减少了1～5 d,这种降水日数的减少主要是由于城市化使小雨日数减少引起。城市化增强了长三角大部分地区的日降水强度。进一步对长三角地区4个典型城市群宁镇扬、苏锡常、上海和杭州湾城市群进行了夏季降水日变化分析,得出城市化对降水日变化的影响存在一定的区域差异。对于长三角整个大城市群,城市化对降水量、降水强度日峰值出现时刻以及降水强度日峰值大小无明显影响,而使得降水量日峰值减少。城市化使得苏锡常地区降水量日峰值略有增加,宁镇扬和上海地区降水量日峰值都减小,而杭州湾城市群区降水量日峰值出现时刻延后。城市化使得4个典型城市群降水强度日变化曲线形态发生改变,使得上海地区降水强度日峰值出现时刻延后,使得杭州湾城市群区夜雨增强。     

长江三角洲城市群对夏季日降水特征

利用耦合了单层城市冠层模型UCM的中尺度模式WRF,探讨了长江三角洲地区城市化对夏季日降水特征的影响。结果表明,WRF模式能较好地再现长三角地区2003—2007年夏季降水的空间分布, 比较成功地模拟出了降水中心的位置及强度。城市化使得长三角地区夏季降水日数减少了1～5 d,这种降水日数的减少主要是由于城市化使小雨日数减少引起。城市化增强了长三角大部分地区的日降水强度。进一步对长三角地区4个典型城市群宁镇扬、苏锡常、上海和杭州湾城市群进行了夏季降水日变化分析,得出城市化对降水日变化的影响存在一定的区域差异。对于长三角整个大城市群,城市化对降水量、降水强度日峰值出现时刻以及降水强度日峰值大小无明显影响,而使得降水量日峰值减少。城市化使得苏锡常地区降水量日峰值略有增加,宁镇扬和上海地区降水量日峰值都减小,而杭州湾城市群区降水量日峰值出现时刻延后。城市化使得4个典型城市群降水强度日变化曲线形态发生改变,使得上海地区降水强度日峰值出现时刻延后,使得杭州湾城市群区夜雨增强。     

日照地区气候背景下冬小麦适播期分析

气候变化改变了作物的生育环境,冬季积温的增加使冬小麦的适播期发生了变化,春季霜冻、干热风,使小麦的生理机能受到了损害。因此,给出气候变化背景下冬小麦最佳播期的窗口尤为重要。本文利用日照地区3个气象站1951—2016年的逐日气象数据,采用趋势分析、相关性检验等方法,对该地区冬小麦适播期(冬前≥0℃·d有效积温为400—750℃·d)、拔节期间发生的春季霜冻以及乳熟期间发生的高温干热风天气的时间变化进行了分析。结果表明:冬前(10月2日至12月20日)≥0℃·d有效积温,近62 a来大东港区以1.572(℃·d)·a~(-1)的速度递增,近58 a来五莲县以1.339(℃·d)·a~(-1)的速度递增,近66 a来莒县以1.513(℃·d)·a~(-1)的速度递增,日照地区冬小麦的适播期均未发生突变过程。最终确定日照地区冬小麦适播期大东港为10月20—25日,五莲县为10月17—20日,莒县为10月11—15日,比传统播期推迟5—10 d,理论上避免了冬小麦拔节期的霜冻危害,并分别以69%、85%、75%减少了小麦乳熟期的高温、干热风危害。该研究对当地冬小麦生产可起到积极的指导作用。     

秋阴多雨 冬干晴暖——1983年9—11月

一、天气概况本季内雨、旱时段分明,表现为前期多雨,后期晴暖少雨雪,10月25日为明显的分界日。9至10月降水距平百分率,酒泉地区少3—8成,张掖地区少1—4成,武威地区少2—5成,中部则偏多1—3成,陇东、陇南多3—5成。省内各地气温和历年同期相比偏高1度。由于前期雨日多、墒情好,对冬小麦播种出苗有利。     

青海省东部地区雾特征

利用青海省东部地区6站1977～2006年30年的地面气象观测资料,对该地区雾发生演变的特征进行了统计分析。结果表明,该地区雾的空间分布不均匀,高值中心在门源站,为8．3d／a,年雾日最多达13d;雾存在明显的年、季和日变化特征,由于气候变化的影响,年雾日呈明显的减少趋势,每年4～10月02：00～08：00是雾集中出现的时段;雾存在NNE—NE的主导风向,ESE风和SSW风频率最低,不到1．5％,同时在一1～5℃的温度窗区雾频率最高;除西宁站雾形成时相对湿度临界值为57％外,其它各站形成雾时相对湿度较高,均大于88％。     

乌苏市春季霜冻预报方法的初步探讨

利用乌苏1961—2010年逐日最低气温资料、1991—2012年春季3月15日—4月30日期间霜冻日及其前一日常规气象资料,运用相关分析法和多元线性回归法,建立了乌苏春季霜冻预报方程,用该方程对1991—2011年的霜冻历史资料进行回报检验,拟合率为82.1%,对2011—2012年的霜冻进行试报,拟合率达87.8%,效果较好,可以在乌苏地区的霜冻预报业务中试运行。     

江西省天气、气候特点及其影响评述（2006年10—12月）——重要天气过程评述

1大雾过程 2006年10-12月．江西出现区域性大雾的日数（全省单日15站以上大雾）达8d．主要集中在10月和12月（表1）。与常年相比属略偏少．其中10月13—14日和12月14—15日出现连续性大雾，尤以12月15日过程最强．全省共计60站大雾，其中强浓雾达8站，为2006年入冬以来范围最大、强度最强的大雾天气。     

城市热岛效应研究概况

随着我国城市化进程的不断加快,城市中的环境污染问题也日益严重,表现为城市比周围非城市化地区的地表和大气温度要高的热岛效应作为这些环境问题中的典型代表有着重要的研究意义。近几十年来国内外的有关专家从微观及宏观层面上对城市热岛效应的产生原因、造成影响、变化规律、缓解措施等方面进行了一系列的研究与探索。由于城市测点有限,过去的研究尚不能全面反映出研究区热岛效应。遥感科学和技术的发展,为城市热岛效应的研究提供了有利条件。本文介绍了热红外遥感技术在热岛研究中的应用及城市规划对城市热岛效应的影响,并展望了该领域的发展前景。     

基于卫星遥感的长江三角洲地表热环境人口暴露空间特征

研究城市地表热环境变化的时空演变规律对防灾减灾具有重要意义。本研究以卫星遥感的夜间灯光,植被指数,高程和坡度为自变量构建了适用于人口空间分布估算的随机森林模型,结合卫星遥感反演的地表温度数据,以2016年夏季为例,研究了1km分辨率的长江三角洲地区夏季地表热环境人口暴露分布特征。研究表明:(1)利用随机模型对长江三角洲2016年人口进行1000m格网空间化分布模拟,变量解释度达到80%,人口空间化结果接近实际。(2)人口密度高值区和夏季大部分月份内的地表热环境高温区和人口暴露高和极高风险区总体有较好的对应。6月皖北地区高温区面积增大导致地表热环境的人口暴露风险较高等级的面积比例高于其他月份。(3)在月和季节平均尺度上,地表高温热环境暴露极高和高风险区域面积极少,处于沿海地区、长江下游沿线以及各县区的中心城市;中等暴露风险区域主要分布在东部及中心城市周边地区;低暴露风险区分布在东北部内陆地区和东北部人口数量相对较少地区。     

基于MODIS数据的土地覆盖资料对长三角城市群区域夏季高温模拟的影响评估

随着长三角地区经济发展的同时,人类活动对自然环境产生了很大影响,其中土地覆盖状况变化显著,尤以城市化扩展为主。为了评估土地覆盖资料对天气过程的数值模拟影响,了解土地覆盖变化对区域气象环境产生的作用,本文利用中尺度数值天气模式WRFV3.0/Noah/UCM,选取2005年250 m分辨率的MOD IS数据制作土地覆盖资料,针对2007年7月长三角地区一次夏季高温过程进行数值试验,分析表明:新的土地覆盖资料更真实地反映了长三角地区的下垫面结构,尤其体现出区域内城市群面积快速增长的特征。将模拟结果与高分辨率的气象站观测资料对比,统计结果显示精细化土地覆盖资料的引入明显改善了模拟效果,较真实的反映出城市化发展对区域气象环境的影响作用。     

Numerical Study of the Impacts of Urban Expansion on Meiyu Precipitation over Eastern China

The Yangtze River Delta(YRD) has experienced significant urban expansion in recent years, while the Meiyu belt of China has demonstrated a decadal northward shifting trend. Thus, it is of interest to assess how urban expansion affects Meiyu precipitation and hopefully to reveal the underlying physical mechanisms involved. In this study, the urban extents over the YRD in 2001 and 2010 are derived based on land use/land cover(LULC) category data and nighttime light image data. Two parallel groups of10-summer(2001–2010) numerical simulations are carried out with the urban extents over the YRD in2001 and 2010, respectively. The results show that the urban expansion in the YRD tends to result in increased(decreased) Meiyu precipitation over the Huaihe River(Yangtze River) basin with intensities of0.2–1.2 mm day-1. Further analysis indicates that the spatiotemporal pattern of the Meiyu precipitation change induced by the urban expansion resembles the third empirical orthogonal function(EOF) mode of the observed Meiyu precipitation. Analyses of the possible underlying physical mechanisms reveal that urban expansion in the YRD leads to changes in the surface energy balance and warming(cooling) of tropospheric(stratospheric) air temperature over eastern China. Anomalous upward(downward) motion and moisture convergence(divergence) over the Huaihe River(Yangtze River) basin occur, corresponding to the increases(decreases) of the Meiyu precipitation over the Huaihe River(Yangtze River) basin.     

基于MODIS的安徽省代表城市热岛效应时空特征

利用2001—2010年覆盖安徽省的MODIS数据,选取在气候、地理、城市化等方面具有代表性的合肥、芜湖、阜阳作为研究对象,并结合GIS技术,分析地表温度的日变化及季节变化特征,得到安徽省代表城市热岛效应的时空分布。结果表明:安徽省省会合肥的热岛效应最为显著,安徽省南部代表城市芜湖的热岛效应强于北部代表城市阜阳, 同时具有显著的日变化和季节变化特征。近10年来,安徽代表城市热岛面积和热岛强度均呈增加趋势,但合肥热岛强度大于3 ℃的极端热岛效应有一定缓解。白天大片水体对缓解城市的热岛效应作用明显,而夜晚则不明显,甚至成为地表温度的高值中心。夏季地表温度与归一化植被指数的负相关最显著,即提高城市植被覆盖度对降低地表温度和缓解城市热岛效应有重要影响。     

长三角地区城市用地扩展及城乡热环境的特征分析

利用1993年和2004年长三角地区的卫星遥感资料,分析了该地区的3个主要区域南京、上海、苏锡常及其周边的土地利用类型变化,定量地评价城市用地扩展程度.结合2004年地表温度(LST)卫星资料,揭示了城乡LST空间分布特征及其差异.结果表明:上海、苏锡常和南京11a期间城市建设用地动态度K分别为204.0%、354.3%和99.2%,苏锡常城市扩展程度最快;不同土地覆盖类型的LST不同,城市用地LST最高,其次作物地,林地最低;城乡之间平均地表温差具有季节变化,冬季最大,而秋季最小.     

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。     

2005年7月珠三角地表温度场的遥感监测分析

城市热环境及其热效应是当前城市气候与环境中最为重要的研究内容之一。分析地表温度（LST）是研究热环境的一个有效手段。选取2005年7月中旬高温期间MODIS数据，利用推广分裂窗算法反演LST，采用最大值合成方法制作珠江三角洲地区热场分布序列图。结果发现：珠三角地区增温初期的高温区主要分布在珠三角外围的城市，呈由外向内的增温过程；珠三角地区沿河道区域的增温幅度最高最快，增温盛期的地表最高温度主要分布在河网密集地区；城市化和工业化程度高的市区热岛效应明显。研究结果符合目前珠三角经济区的发展状况，对城市区域布局和规划有积极意义。     

城市气候效应研究进展

城市是人类社会发展的必然产物.随着城市的快速发展,城市气候效应凸显,并对社会经济可持续发展和人体健康等造成影响.基于国内外已有的研究成果,综述了城市气候效应,包括城市热岛效应、雨岛效应、混浊岛效应、于岛效应和雷暴岛效应的研究历史、现状及其与城市化、天气气候变化的相互关系,并对未来城市气候效应的研究方向及技术方法进行了展望.     

不同类型冷却屋顶方案对城市群热环境的缓解效果

利用耦合单层城市冠层模型的中尺度数值模式WRF/UCM,选取8组不同反照率和绿化比例的屋顶冷却方案进行敏感性试验,模拟研究不同冷却屋顶方案对长三角城市群2013年夏季城市热环境的影响,并分析其影响机制。结果表明：不同冷却屋顶方案对城市群热环境的缓解效果与屋顶参数之间呈很强的线性关系。高温热浪天气下,HR4（反照率为1.0）和GR4（屋顶绿化率为100%）方案的制冷度日数分别降低了14.7%和10.9%,节约的能源比普通夏日更多。同时,高温热浪天气会增强热岛强度,高反照率屋顶方案在白天对热岛起到更有效的缓解,热浪天气下日平均热岛强度最大可降低1.36℃。相同方案下,在高温热浪天气下的缓解效果均胜于普通夏日,平均而言,高反照率屋顶和屋顶绿化的降温效果分别增大38.5%和34.9%,增湿效果分别增大29.5%和21.9%,这主要是由于在高温热浪天气下,高反照率屋顶方案能够减少更多的净辐射通量,屋顶绿化方案能够释放更多的潜热通量。此外,城市格点密集区域的降温效果优于分散的城市区域,处于城市群中的常州区域较单独的杭州区域的降温幅度平均高32%。     

利用ASTER数据分析南京城市地表温度分布

城市环境日益受到人们重视, 南京是长江下游人口密集的城市, 研究南京市地表温度分布对了解南京城市气候, 改善生活环境, 为城市发展规划提供有效的气象服务具有一定科学意义。该文利用2002年8月21日10:30 (北京时) ASTER热红外数据, 在ENVI软件的支持下, 通过劈窗算法反演南京城市地表温度, 进一步生成城市地表温度分布等温线图。用同时相ETM+数据进行验证, 二者十分吻合, 说明ASTER反演结果可靠。结果表明:南京市存在明显的热岛效应, 城市地表温度分布差异大; 不同下垫面的地表温度差异明显, 城区地表温度总体高于郊区, 植被覆盖密集区地表温度低于植被稀疏地, 具有较大水域面积和较密植被的城中各大公园形成多个冷岛, 长江水体温度最低; 随着城市的扩大, 新城区热岛效应更加明显。水体和密集植被能显著改善城市环境。