夏季东亚大气环流的研究

夏季东亚大气环流的研究,一直是我国气象科学研究的主要课题之一。本文对东亚大气环流季节性转换、东亚大气环流的主要活动中心和青藏高原对东亚大气环流的作用等的研究进展,从观测事实、理论与模拟及其应用等方面进行了简单的评述。最后,对今后夏季东亚大气环流研究的发展,提出了某些建议。 近年来,由于探测技术的发展,特别是1979年全球大气研究计划第一期全球试验(FGGE)和同年6—8月我国青藏高原气象科学实验(QXPMEX)的实施,揭露了大量东亚大气环流的观测事实,包括有关东亚大气环流季节性转换、东亚大气环流的主要活动中心和青藏高原对东亚大气环流的作用。同时,人们根据观测研究提供的线索开始对东亚大气环流进行数值模拟。     

大气环流创新模式-内外因耦合及三维地转平衡的全球大气环流模式和中尺度特大暴雨模式研究设想

 本文概述了大气环流创新模式方面的构思.     

1980年和1981年旱涝异常的热力及环流特征

应用５００ｈＰａ非绝热热流量诊断资料和５００ｈＰａ、１００ｈＰａ高度资料，分析了１９８０、１９８１年北半球大气热力场及大气环流特征。分析结果表明：这两年盛夏，北半球非绝热热流量距平存在明显差异，在欧亚大陆一带表现出相反发布，前期６月也具有类似特征，相应北半球大气环流存在显著不同。     

厦门市林地与建设用地对大气气溶胶空间分布的影响分析

分析大气气溶胶空间分布的影响因素有助于理解其变化机制与规律,从而为大气环境质量的调控提供科学依据。本文以厦门市为例,利用MODIS-Aqua卫星遥感影像,反演了大气气溶胶光学厚度。同时,选取Landsat8 OLI卫星数据,进行土地覆被分类。在此基础上,利用相关分析、一元线性回归模型和方差分解,对比研究了城市林地和建设用地对大气气溶胶空间分布的影响作用,得出以下结论：① 暗像元与插值法的结合适合厦门地区春季气溶胶光学厚度的反演;② 建设用地上空气溶胶光学厚度值明显高于林地;③ 林地对气溶胶空间分布的影响作用强于建设用地。本研究对缓解城市大气污染和改善城市生态环境具有重要参考价值和意义。     

北半球海冰和陆雪对东亚季风的影响及作用的可能途径

本文应用统计方法分析陆雪和海冰与东亚夏季风的关系。分析结果表明:前期海冰和陆雪,对夏季风强度有影响,而与夏季风同时的海冰和陆雪的异常,却与夏季风相关甚小,这是由于大气状况的变化与下垫面的能量储放有关。本文初步探讨北极海冰对东亚夏季风影响的可能途径,认为海冰通过大西洋海温、大西洋副热带高压及青藏高压,由夏季对流层上层的东西热力环流圈和季风环流圈,对东亚夏季风起一定影响。     

书刊评介

最近几年中地球大气卫星探测已成为常规地面和高空天气分析的重要数据来源,特别在广大海洋和世界上一些人烟稀少的边远地区更显得特别重要。此外,卫星探测数据对大气物理学家研究高层大气环流和大气化学组分的分布已日益被证明是非常有价值的资料。本书复盖了从遥感仪器设计到卫星数据反演技术差不多整个领域,同时论述了卫星数据各方面的应用,内容全面评尽,将会受到从事大气研究和从事气象业务广大人员的共同欢迎。     

极地平流层云与臭氧洞的形成

臭氧在平流层能吸收太阳光中大部分紫外辐射,对于保护地球上的生态系统和人类活动起着至关重要的作用。臭氧减少,直接影响海洋浮游生物的生长和繁殖,威胁人类的健康。南极臭氧洞看来很遥远,但大气环流型的移动能把大量臭氧含量低的空气往北推移,最终臭氧耗损会弥漫全球平流层。     

城市热岛强度的数值试验

本文从大气热力—动力学方程出发,导出形式较为简单的热岛分析解,通过数值试验,讨论了城市热岛强度与影响因子(如平均风速,城市加热量,摩擦效应和大气稳定度等)之间的关系。     

夏季青藏高原大气热源分布特征与对中国降水的影响

利用NECP/NCAR月平均再分析资料,研究1951～2010年夏季青藏高原主体大气热源分布、对东亚地区的环流影响及其与同期中国降水的关系.针对高原加热局地特征明显的特点,采用旋转经验正交函数等方法探讨不同类型的热源分布以及对东亚地区大气环流的影响.结果表明,当加热中心位于高原东南侧时,青藏高原夏季风加强,南亚高压偏南偏东,西太平洋副热带高压西伸加强,而东亚中高纬地区两脊一槽的经向环流分布形势明显,有利于中国长江流域的降水而不利于华南华北的降水发展.当加热中心位于高原中北部与西南地区时,青藏高原夏季风减弱,南亚高压偏西,西太副高明显偏东偏弱,中高纬环流的纬向特征明显,有利于中国地区北方降水而不利于南方地区的降水.     

植被变化引起我国气候变化的数值模拟

使用区域气候模式RegCM3,进行植被变化对中国区域气候影响的数值模拟试验。模拟结果表明：植被退化使气候变得更加恶劣,退化区降水减少,大气变得干燥,气温升高;而植被增加使得降水增加,大气湿度增大,气温降低。地表植被的变化可通过地气问相互作用激发出大气偏差风环流,从而影响大范围气候,乃至全球气候。     

中国大城市的城市组成对城市热岛强度的影响研究

城市的快速扩张诱发并加剧了城市热岛效应,对人类健康和生存发展提出严峻挑战,因此,探索城市组成对城市热岛的影响具有重要意义。本研究在传统城市热岛影响因子的基础上,重点分析城市组成与城市热岛的关系。以13个中国大城市为研究区,利用2015年夏季（6-8月）白天和夜间的MODIS LST数据计算城市热岛强度,并结合土地覆盖数据、人口、区位和气象数据,分析热岛强度和城市地表组成、地表空间格局、人口和区位4类因子的关系。研究结果表明：中国的13个大城市均存在不同程度的热岛效应,城市白天的热岛效应比夜间显著。影响城市白天热岛强度的主要因子为城市建筑用地和林地面积比例、城市建筑用地和林地平均斑块面积、城市建筑用地聚集度和人口密度。城市建筑用地和林地平均斑块面积、城市建筑用地聚集度和林地斑块密度是夜间热岛强度的主要影响因子。城市建筑用地面积和乡村林地面积的增加会导致城市热岛情况的加剧,而通过调节城市地表空间格局（减少平均建筑用地斑块面积和降低建筑用地斑块聚集度）可以更好地降低城市地表温度,减缓城市热岛效应。     

成都大气稳定度频率近年变化及市、郊稳定度差异研究

本文用改进的Pasquill-Turner法统计了成都近8年的大气稳定度频率,分析了其分布和变化特点,研究了变化原因,指出,由于局地环境和气候变化及热岛效应的增强导致稳定度频率的明显逐年改变;并提出用计算级差的方法,处理近郊和远郊的稳定度调级订正问题。结果表明:对不稳定类,近郊比远郊向不稳定方向高一级左右;中性,近郊和远郊无级差;对稳定类,近郊比远郊向稳定方向降约0.3～0.4级。由此推测;当用近郊稳定度推算市心区稳定度时,对不稳定类,市心区相对于近郊至少要向更不稳定方向提级修正一级,中性不修正,考虑热岛效应影响,稳定类可基本不作修正。     

北京城市建筑密度分布对热岛效应的影响研究

“热岛效应”是现代城市气候的主要特征之一,本文基于高分辨率遥感影像,通过人工目视解译获取了北京市五环内的不同建筑密度区,进而结合遥感反演获得的地表温度数据,分析了城市建筑密度分布与城市热岛效应及其变化之间的关系。结果表明,北京市五环内的建筑以中密度区为主,高密度区次之,各建筑密度区在不同环线之间的分布也有较大差异。高密度区主要分布在二环以内,中密度和低密度建筑区主要分布在二、三环之间,高层建筑区总体分布较少,主要分布在二、三环和三、四环之间。城市建筑区的地表温度与建筑密度呈现显著正相关关系,城市建筑密度越大,其地表平均温度就越高,北京市高密度区的平均温度达到30.5 ℃,而高层建筑对热岛强度具有一定的缓解作用,北京高层建筑区的平均温度为28.32 ℃,比高密度区低2.18 ℃。从热岛强度变化来看,总体上高密度区、中密度区和低密度区的热岛强度均为增强的趋势,其中高密度区热岛强度增加的幅度最大,热岛强度增加了0.56 ℃,只有高层建筑区的热岛强度表现为减弱趋势,热岛强度降低了0.07 ℃。     

成都城市发展对热岛强度影响的主成份回归分析

本文对成都市总人口、建成区面积等11个因子、作了主成份回归L-S估计和M-估计,讨论了成都城市发展对“热岛”强度的主要影响因子。结果表明,城区房屋建筑面积及总人口数是影响城市气候(气温)的主要因子,其次为城市人口总户数、建成面积等。 文中,对回归方程进行了拟合计算,回归效果比较满意(尤其是稳健回归)。     

北京市热岛效应时空变化的HJ-1B监测分析

 本文利用2008-2011年HJ-1B/CCD可见光-近红外数据,以及HJ-1B/IRS热红外数据,采用遥感算法反演北京市地表温度,并用MODIS地表温度产品对反演结果进行了初步验证。同时分析了北京市热岛效应的年际、年内变化趋势。另利用热场变异指数分析其空间分布特征,以及NDVI、NDBI与城市下垫面对热岛效应的影响。结果表明:(1)2008-2010年北京市热岛强度总体呈上升趋势,2011年有所缓解,4年热岛强度分别为:5.2℃、5.2℃、9.2℃、8.2℃;(2)北京市2010年四季存在明显热岛现象,夏季最强,春、秋次之,冬季最弱,四季热岛强度分别为8.2℃、9.4℃、9.2℃、4.3℃;(3)2008-2011年北京市热岛空间分布特征表明,房山区和大兴区的南部热岛效应逐年缓解,2011年昌平区热岛效应比前3年明显,植被和水体形成城市冷岛;(4)地表温度与NDVI呈明显负相关,与NDBI呈正相关,城市热岛效应与下垫面类型存在明显相关性。     

河谷型城市热岛空间分布格局演变及对策——以西宁市区为例

城市热岛效应直接反映着城市的气候特征,这对于研究由城市化发展与环境改变引起的城市气温的变化及保护城市的生态环境具有重要的现实意义。本文利用LandsatTM影像、气象台站资料,基于GIS的空间分析技术及单窗算法,对河谷型城市西宁市的地表温度进行反演,分析了地表温度与NDVI、NDBI的空间对应关系。结果表明:西宁市存在明显的城市热岛效应,热场分布及延伸与西宁市空间扩展布局相一致,热岛范围呈逐年增长的趋势;低、中温区的热岛面积大幅度减少,高温区的热岛范围显著增加;热岛效应冬季最强,夏季次之,秋季有明显减弱的趋势。在河谷型城市的空间格局上,地表温度与NDVI呈负相关关系、与NDBI呈正相关关系。最后,依据热岛时空演化、成因分析和策略研究的思路,从不同角度提出了缓解城市热岛效应的措施和对策,为未来西宁市热环境的改善提供科学参考和决策支持。     

2005-2014年北京市主要城建区热岛强度时空格局分析

本文利用LANDSAT-8数据计算距离加权不透水面聚集密度,以城市聚类算法提取北京市主要城建区范围。并用2005-2014年MODIS 8天合成地表温度产品,以主要城建区面积150%的周边区域作为边缘区,计算城建区与边缘区平均温度差值为热岛强度;分析北京市主要城建区热岛强度年内时序变化;依据地表温度与当月平均热岛强度对热岛强度进行等级划分,统计不同热岛强度等级出现频率,分析其空间分布特征及与不透水面聚集密度的相关性。结果表明：（1）年内1-12月热岛强度随边缘区平均温度变化显示较好的规律性,白天为逆时针分布,夜间为顺时针分布;（2）白天热岛强度等级以2、3级为主,春、夏季中南部为三级热岛强度高发区;夜间呈现由外围向中心的“环状递增”特征,高等级热岛强度出现的频率由外围向中心不断递增;（3）不透水面聚集密度对白天不同等级热岛强度出现频率影响显著,1-4级热岛强度出现频率,随不透水面聚集密度增加而增加,不透水面聚集密度达到50%后的影响趋于减弱。     

2005-2016年北京中心城区热岛时空格局及影响因子多元建模

城市热岛效应作为城市范围的一种典型气候特征,在近年来受到了广泛的关注。了解城市热岛时空演变及形成原因对缓解城市热环境和提高人居舒适性有着重要意义。以北京市中心城区为例,首先,基于Landsat卫星2005、2010、2016年的热红外影像数据反演得到地表温度,采用均值标准差方法对地表温度进行划分得到多等级的热岛强度,分析城市热岛的空间格局和随时间的演变规律;其次,提取不透水层、植被、裸土和水体4种典型地物类型,统计不同年份下各热岛强度之间的转移信息并计算相关的热力景观格局指数;接着,依据离市中心的距离将中心城区分为30级缓冲区,统计分析每一级缓冲区内各地物类型的面积比例与热岛强度信息。最后,以各地物类型的统计数据,结合离市中心的距离,建立各影响因子与热岛强度之间的多元关系模型,综合分析地物类型和市中心的距离变化对城市热岛的影响。结果表明：北京中心城区整体热岛强度呈逐年增长的趋势,高等级热岛强度的热力斑块面积逐步扩张,热力景观类型的多样性随时间推移呈下降态势。不透水层对热岛强度的影响较大,具体表现为不透水层盖度越高,热岛强度越大;热岛强度随离市中心距离的增大逐渐降低。     

基于HJ-1B/IRS的重庆市热岛效应监测应用

本文利用MODIS数据反演大气透射率,利用HJ-1B/CCD进行分类,并反演地表比辐射率.在此基础上,借鉴单窗算法,利用HJ-1B/IRS数据反演得到地表温度,并利用MODIS温度产品对反演结果进行了初步验证.最后利用热场变异指数进一步分析重庆的热岛空间分布特征,并对NDVI与NDBI对热岛效应的影响进行了分析.其结论...     

基于遥感和GIS的哈尔滨城区热岛效应研究

本文利用遥感和GIS技术对LandsatETM 热红外遥感数据进行处理,反演市区的地面亮温,并进行正规化处理和等级划分,研究城市热岛的时空变化规律和温度场的空间分布规律,揭示城市热岛效应空间格局。通过对哈尔滨市区热岛效应分析,可以确定城区内热岛效应的分布及监测城市化进程,为城市热环境质量评价和热源调查提供准确、丰富的信息。