单次极端高温过程中城市热岛效应的识别

利用高密度自动观测站逐时气温资料和NCEP再分析资料,按照客观的标准选择参考站,分析2010年7月2~6日北京一次极端高温过程中城市热岛强度(IUHI)对城区地面气温时空分布的影响。此次高温过程连续5日的日最高气温均超过35.0°C,为北京站1951年以来连续5日平均最高气温的最高值。大陆暖高压控制我国大部分地区,北京处于高压脊前,西北气流下沉增温,加之气流越山引起的焚风效应,是导致此次极端高温过程发生的环流背景。但受城市热岛效应影响,最高、最低和平均气温的空间分布均出现了以城区为中心的高值区,从城区中心向郊区平均IUHI逐渐减小,最低气温IUHI较大,四环线以内5日平均IUHI达到2.93°C,四、五环线之间1.87°C,五、六环线之间1.43°C;最高气温IUHI较小,但四环线以内,四、五环线之间和五、六环线之间5日平均IUHI仍分别达到1.45°C、0.96°C和0.72°C。在7月3~6日夜间,四环内IUHI极值均在3.00°C以上,特别是7月6日凌晨达到5.50°C;白天IUHI相对较小,其中2日早晨甚至还出现了负值。城区各地带IUHI日变化规律几乎同步,具有两个相对稳定阶段和两个快速变化阶段。稳定的强IUHI阶段从21:00(北京时间,下同)持续到次日05:00,稳定的弱IUHI阶段从08:00至18:00;05:00至08:00是IUHI快速衰减阶段,而18:00至21:00是IUHI快速上升阶段。因此,城市热岛效应对北京城区夏季单次极端高温过程的强度及其空间分布具有显著影响,在很大程度上加重了城区特别是中心城区的高温影响。     

气候变化对中国水资源影响的适应性评估与管理框架

 通过论述气候变化对中国水资源影响的适应性评估与管理框架,提出一个气候变化影响决策评估工具,它包括：未来气候变化对中国水资源潜在影响的定性描述分析、半定量与定量分析以及适应性对策评估。由于不同气候区域所面临的水资源问题不同,选择中国4个典型案例区域,并确定不同的目标进行气候变化适应性管理综合研究,提出了甄别气候变化影响和适应性管理的新的思路、框架与方法论。该项研究为应对未来气候变化影响的水资源规划与风险管理提供了途径与方法。     

气候变化对石羊河流域重点治理规划的影响

 根据IPCC全球气候变化情景,分析了石羊河流域未来可能气候变化趋势及其对流域河川径流量的影响。利用宏观经济水资源模型,研究了不同径流变化情景对石羊河流域治理规划效果的影响。结果表明：若石羊河流域未来径流量减少15%,对流域现状发展模式和治理模式经济影响将分别为29.8%和7.2%。石羊河综合治理可提高流域应对气候变化风险的能力,减小气候变化对流域社会经济的影响。     

乌鲁木齐城市热岛强度的日变化和季节特征

运用2013—2014年28个自动气象站的逐小时气温观测资料,分析了乌鲁木齐地区气温的日变化特征及季节特征。结果表明:(1)城郊日最高气温出现频率最大的时次均为北京时间17时,出现频率在20%以上。日最低气温出现频率最大的时次为08时,频率在30%以上;(2)城郊年平均气温差异即城市热岛强度在夜晚较大,07时左右达到最大,在1.5℃以上,白天较小,16时左右最小,仅有0.3℃左右;(3)城郊日最高气温出现时间与城区基本一致,但日最低气温出现时间有差别,冬季郊区最低气温出现滞后城区1 h,其他季节保持一致;(4)城区逐小时城市热岛强度日变化可分为3个阶段:08—17时为下降时期,17—22时为迅速上升时期,22—08时为稳定的强热岛时期;(5)候平均气温城市热岛强度年内变化,最大值发生在年终的第72候,为1.53℃,最小值发生在秋末第67候,为0.33℃;(6)综合来看,各季代表月平均城市热岛强度春季(4月)夜晚较强,夏季(7月)夜晚和白天都相对较弱,秋季(9月)夜晚最强,但白天最弱,甚至白天部分时刻(15—18时)出现了负值。冬季白天和晚上都比较强,是四季代表月份平均热岛强度最强的季节。日内变化即日变化,大家公认的。     

乌鲁木齐气温与城市热岛强度日内和季节变化特征

运用2013-2014年28个自动气象站的逐小时气温观测资料,分析了乌鲁木齐地区气温的日变化特征及季节特征。结果表明：1)城郊日最高气温出现频率最大的时次均为北京时间17时,出现频率在20%以上。日最低气温出现频率最大的时次为8时,频率在30%以上;2)年平均城郊气温差异即城市热岛强度在夜晚较大,早上7时左右达到最大,在1.5℃以上,白天较小,16时左右最小,仅有0.3℃左右;3)城郊日最高气温出现时间基本一致,但日最低气温出现时间有差别,冬季郊区最低气温出现滞后城区1小时,其他季节保持一致;4)城区逐小时城市热岛强度日内变化可分为三个阶段：8点到17点为下降时期,17点到22点为迅速上升时期,22点到第二天8点为稳定的强热岛时期;5)侯平均城市热岛强度年内变化,最大值发生在年终的第72候,为1.53℃,最小值发生在第秋末第67候,为0.33℃;6)综合来看,各季代表月平均城市热岛强度春季(4月)夜晚较强,夏季(7月)夜晚和白天都相对较弱,秋季(9月)夜晚最强,但白天最弱,甚至白天部分时刻(15到18点)出现了负值。冬季白天和晚上都比较强,是四季代表月份平均热岛强度最强的季节。     

朝鲜中西部地区春季植被覆盖度与气候因子的关系

为了深入了解朝鲜中西部地区春季植被覆盖度(Fractional Vegetation,FV)的变化特征及其与气候因子的关系,利用1992年、2003年和2007年Landsat 5卫星资料及朝鲜中西部地区13个气象站的气温和降水观测资料,对朝鲜中西部地区春季植被的变化特征及其与气候异常的关系进行了分析。结果表明:1992年、2003年和2007年朝鲜中西部地区春季植被覆盖度呈明显增加的趋势,平均增加量为17.5%,平原地区比山地春季植被覆盖度偏高约20.0%。朝鲜中西部地区春季植被覆盖度与春季平均气温呈负相关关系(r=-0.47),与春季降水量呈正相关关系(r=0.43);朝鲜中西部地区春季植被覆盖度的变化量与春季平均气温的变化率呈负相关关系(r=-0.53),与同期降水量的变化率呈正相关关系(r=0.79),均通过了显著性检验(显著性水平99%以上,P0.05)。可见,朝鲜中西部地区春季植被覆盖度的变化可能主要受春季气温和春季降水的影响。     

河北省城市热岛强度变化对区域地表平均气温序列的影响

按照大中城市站、城市站、国家基本/基准站与乡村站等类别,对河北省区域内55个气象站1961～2003年和1981～2003年时段月、季、年平均气温变化进行了对比分析.结果表明:近40年来,大中城市增温趋势最为显著,城市站、国家基本/基准站增温趋势较强,乡村站增温趋势最小,季节中以冬季增温为最大;城市热岛效应增强因素对大中城市站、城市站、国家基本/基准站年平均温度增加的份额分别占到44.7%、38.7%、39.7%.城市热岛效应增强因素对季节增暖的作用在夏秋季较大,冬季最小;近20年来各类台站增温趋势更加明显,但热岛增温效应对平均温度序列增温的相对贡献却在降低,说明近20年的迅速增温可能是由于大气环流和增强的温室效应引起的;近20年全省各类台站由于城市热岛效应引起的增温与1961～2003年整个时段相比表现不一,部分站城市热岛增温效应绝对量趋于增强,部分站城市热岛增温效应趋于弱化或消失.因此,城市热岛增温效应对台站和区域平均温度序列的影响比较复杂,它受到人口增长、城市化进程、乡村台站环境变化等多种因素的影响.     

城市化对地面气温变化趋势影响研究综述

在综述城市化对地面气温资料序列影响研究进展的基础上,总结评估了不同空间尺度上地面气温序列中城市化影响的性质和强度.在城市台站和局地尺度上,多数研究均发现城市化对地面气温序列影响明显;区域尺度的研究主要集中在中国、美国和欧洲等少数地区,研究结果存在较大的差异,但采用严格遴选乡村站资料的分析都得到了城市化影响很明显的结论.在中国大陆地区,国家级气象台站年平均地面气温的上升趋势中,至少有27.3%可归因于城市化影响;对于全球或半球陆地平均气温序列而言,研究工作还很不充分,但一般认为城市化影响较小,可能不超过总增温的10%.现有研究还表明,城市化对地面气温序列的影响随时间和区域有不同的表现;城市化对包括中国在内的东亚地区近半个世纪长序列地面气温趋势的影响是非常显著的,但对欧洲地区的明显影响可能主要发生在20世纪早期甚至19世纪后期.目前的研究仍然存在一些问题和困难,其中包括研究覆盖的区域和时间段有限、乡村站遴选标准不统一、城市化影响偏差订正方法有待完善等.     

中国中小尺度强对流天气气候学特征

中小尺度强对流天气具有极强的破坏力,了解其气候学特征对于预测、预报和影响评价都具有实际意义。利用1961~2015年的2332个高密度逐月国家级气象站观测资料,分析了中国大陆3种常见中小尺度强对流天气（雷暴、闪电、冰雹）在年、季、月尺度上发生日数的时间变化规律和空间分布特征。结果表明:全国年平均雷暴、闪电和冰雹发生频率分别为39.23 d/a、20.56 d/a和1.07 d/a;雷暴和闪电主要发生在夏季3个月,雷暴日数7月最多,闪电日数8月最多;冰雹主要发生每年5~9月,6月发生频率最高;雷暴和闪电的高发区分布基本一致,主要集中在华南和西南,青藏高原也是雷暴的高发区域之一;冰雹的高发区主要集中在青藏高原、内蒙古高原东部以及中西部山地,而东南沿海地区发生频率则较低。进一步分析发现,我国雷暴和冰雹出现频率随海拔高度增加而明显增加,冰雹和海拔高度有更好的对应关系,二者增加速率分别为2.87 d/500 m和1.80 d/500 m,表明地势高度对这两种强对流天气形成和发展具有重要影响。     

中国60城市站1901—2019年日降水数据集的构建

近年来中国区域降水的极端化问题得到学术界的广泛关注,有关研究也获得了大量成果。但是,目前国内外常用的高分辨率降水资料序列多从1951年左右开始,普遍缺少20世纪早期中国的逐日降水资料,对于近一百多年中国极端降水变化特征及其机理,目前还不清楚。基于多来源的1901—1950年原始观测报表数字化逐日降水资料,补充先前未录入的“无降水”和缺测数据,研发质量控制方案并开展质量控制,补充录入检出的缺失和错误数据并再次质控,结合1951年以来的现代降水日值资料,建立中国60个城市站1901—2019年降水日值数据集。数据集评估结果显示,早期中国东部地区的台站较为密集,数据完整性和正确性较好,但中国西部的台站数量少且完整性和正确性偏低。本数据集构建的年总降水量累积值序列与已有的月降水量数据基本一致。基于该数据集,研究发现重庆站近百年来的降水未出现显著的趋势性变化。该数据集使后续分析研究中国极端降水的百年尺度长期变化特征成为可能。