城市化对北京单次极端高温过程影响的数值模拟研究

城市化对高温热浪的频次和强度具有重要影响,但目前对于城市化影响高温热浪过程的机理了解还不充分。本文利用WRF模式,对2010年7月2～6日（北京时）北京一次高温过程进行了模拟,分析了城市化对此次高温过程的影响机理。采用优化后的WRF模式,能够模拟出北京连续5日高温的特征和城市热岛强度的变化。城市下垫面的不透水性决定了城区2 m高度处相对湿度低于乡村,削弱了城区通过潜热调节城市气温的能力。日落后,城市感热通量下降缓慢,城区降温速率小于乡村,夜间边界层稳定、高度低,风速小,抑制了城乡之间能量的传输,形成了夜间强的城市热岛强度,造成夜间城市气温明显高于乡村。日出后城乡地面感热通量、潜热通量迅速上升,边界层稳定性下降。午后,城市下垫面分别为地表感热通量和潜热通量的高、低值中心,通过潜热调节气温的能力被削弱;边界层稳定性降低,有利于能量的垂直扩散;此时,城市热岛强度小于夜间。因此,北京城市下垫面形成了明显的城市热岛效应,加重了城区极端高温事件的强度。此外,在这次高温热浪期间,中国东部大部分地区受到大陆暖高压控制,晴空少云,西北气流越山后形成焚风效应,是北京地区高温热浪形成的天气背景。     

华北地区地表气温观测中城镇化影响的检测和订正

根据人口资料和台站位置将华北地区282个国家基本、基准站和一般气候站分为乡村站、小城市站、中等城市站、大城市站和特大城市站5个级别,用经过均一性检验和订正的平均气温资料分别讨论了各级城市站热岛效应对地面气温趋势的影响,发现人口为5×105～1×106的大城市站受到城市化影响最大,40年热岛增温达到0.64℃.作者还分析了华北地区城市化对国家基本、基准站1961～2000年期间观测的平均气温变化趋势的影响,结果表明,由热岛效应引起的国家基本、基准站年平均气温增暖为0.11℃/10 a,对这个时期全部增温的贡献达到37.9%.目前根据国家基本、基准站资料建立的区域和全国平均气温序列在很大程度上仍保留了城市化的影响.作者进一步对华北地区1961～2000年根据国家基本、基准站资料建立的区域年平均气温序列进行了订正,订正后气温线性趋势由0.29℃/10 a降低为0.18℃/10 a.消除城市化影响,研究时段内华北地区年平均地面气温线性增加值为0.72℃.     

近千年温度变化研究的回顾与展望

近年来,年代到世纪尺度气候变化研究在国际地球科学领域受到高度重视,而近千年左右大范围区域平均温度序列的重建和分析工作尤其令人瞩目,我国的相关研究也已获得了若干重要成果.作者从过去千年温度变化概况、机制及相关研究资料和方法等方面,对国内外近千年温度变化研究做了初步回顾和展望.     

中国高空温度变化初步分析

利用全国1961～2004年134个台站的探空温度资料,对我国各高度层温度变化趋势进行了初步分析,并对比讨论了与地面气温变化的关系.结果表明,自从20世纪60年代初以来,我国对流层温度变化呈微弱减少趋势,整体温度下降速率为-0.06℃/10 a;对流层中下层温度表现出微弱增加,增温速率为0.05℃/10 a,比同期地面气温增暖趋势弱得多.1961年以来,我国对流层上层和平流层底层年平均温度均呈现明显下降趋势,变化速率分别为-0.17℃/10 a和-0.22℃/10 a.近25年来中国对流层中下层的温度呈现明显上升,增温速率达到o.25℃/10 a,与地面气温变化趋势更为接近.我国高空和地面温度变化结构的这一特点与全球或北半球平均情况大体相似.但是,20世纪60年代初以来对流层中下层与地面气温变化趋势的明显差别,以及最近20多年对流层中下层与地面的同步增温,仍然需要给出合理的解释.     

大气水资源与可持续发展

合理开发利用陆地淡水资源是保证社会经济可持续发展的重要条件。大气水资源决定了地表和地下水资源的数量与质量。我国大气水资源存在着明显的空间分布差异和时间变化特征,其年代以上时间尺度的变化尤其引人注目。开展系统的大气水资源普查和区划、监测和预测大气水资源的多尺度变化、加强相关组织和机构建设,可以为水资源规划和管理提供有力支持,促进社会经济可持续发展。     

我国西北干燥区地面气象站观测环境代表性思考

气候观测环境代表性和观测资料质量是开展大尺度气候变化监测和研究的前提。为了解我国干燥区气象观测环境变化和台站代表性，作者对河西走廊和北疆九个国家级气象站观测环境开展了调研。本文介绍了调研了解到的情况，并结合先前研究结果，从气候变化监测和研究的视角，讨论了西北干燥区地面观测站代表性问题。目前我国西北地区气象站地面观测，对于干燥区的城市和绿洲区域气候及其变化，具有较高的代表性，但对更广大的荒漠和半荒漠背景气候及其变化，代表性仍显不足。作者发现，早先研究中指出的北疆等地区城镇站地面气温序列负向城市化影响，应与观测场周围局地甚至区域尺度绿洲扩大有直接联系，较难反映绿洲以外干燥区地带性气温变化。针对地面观测环境调研所发现的问题，文章最后提出了几点建议，希望对未来国家基准气候站网设计和建设提供一定参考。