我国地面气温参考站点遴选的依据、原则和方法

由于城市化和观测环境变化的影响,我国现有国家级气象台站网观测的地面气温资料许多已不能满足气候变化检测研究的要求。利用我国全部气象观测站网的台站信息,对地面气温资料序列质量进行了系统评价,遴选出可用于气温变化研究的参考站点。这项工作建立了地面气温参考站点遴选的原则、方法和步骤,并据此确定了138个地面气温参考站。这些台站可代表背景地面气温场,其长期气温观测资料可用作城市台站或国家级台站城市化增温评价的参考,也可直接用于我国地面气温变化的检测分析。     

昆明城市热岛效应变化特征研究

利用昆明周边多个自动气象站观测的2004~2012年温度序列,研究了昆明城市热岛效应的日、季节和年际变化特征,并分析了昆明城市热岛水平分布和变化趋势。昆明城市热岛强度具有明显的日变化,夜间较强,白天较弱。城市热岛强度一般在早上08:00(北京时间,下同)达到最大值,在午后14:00减弱或消失。城市热岛强度在冬季最强,春、秋季次之,夏季最弱。昆明城市热岛强度多年平均值为1.27°C,在2004~2009年期间表现为逐年递减的趋势,其年际变化的主要影响因子是云量。2004~2007年昆明城市热岛中心主要分布在主城区。2008年以后,由于中小城镇经济和人口的迅速发展,昆明城市热岛面积不断扩大,并出现热岛中心向呈贡、石林一带偏移的现象。     

北京"城市热岛"效应现状及特征

利用2002年北京自动气象站资料,对北京“城市热岛”效应现状进行了分析。为了与20世纪70年代的结果相比较,选择城区代表站为天安门广场站,城郊代表站为朝阳气象站站。与20世纪70年代相比,目前北京的“城市热岛”表现出一些新特点:1)利用城区与城郊日均温差表示的“城市热岛”强度的统计结果表明,现在北京的“城市热岛”效应在夏季最强,秋、冬季次之,春季最弱,2)除夏季“城市热岛”整天存在(午后的平均强度在2℃左右)以外,其他季节的午后,天安门广场地区经常出现“城市冷岛”现象。3)北京“城市热岛”消失的极限风速没有发生系统性变化,当风速>3级时,北京“城市热岛”基本上消失。作者还研究了北京“城市热岛”形成和消失的日变化特征,以及“城市热岛”强度对风速等气象要素变化的响应特征。值得指出的是,对强“城市热岛”的个案分析显示,冬季夜晚“城市热岛”强度经常表现出较大的波动性,与此相伴随,城郊地面风出现风向突变和风速的阵性现象。     

城市热岛空间格局及其变化的图形信息特征分析

热岛效应是城市化进程中产生的特有环境问题。基于Landsat TM/ETM+（1989、2001、2007、2013年）遥感影像完成哈尔滨地面亮温定量反演、标准化和等级划分等处理,并分析城市热岛空间分布特征和时空演变规律。基于地学信息图谱理论,定量分析24 a间热岛效应图谱信息变化特征,探究城市热岛格局的时空演变进程和形成机制,揭示城市化进程与热岛效应之间的响应关系。结果表明,随着哈尔滨城市化进程加速,4级热岛效应呈递增趋势,面积比例分别为4.36%、5.69%、6.29%和7.12%,主要分布在道外区和铁路沿线地带;植被和水体区域的地面温度较低,其边缘温度更低;反复变化型面积最大,后期变化型面积最小,面积比例分别为33.30%和7.30%。地学信息图谱分析可为城市热岛效应随城市化演变趋势提供准确、丰富的信息,对全面分析城市热岛的形成和发展具有重要的意义。     

地温示踪地表暖化过程中的气候变化和城市热岛效应

对日本熊本平原城区和郊区28口观测井温度进行测量,利用一维非稳定水－热流运移方程解析解反演地表温度变化率,同时与研究区域7个气象站气温数据进行对比验证。结果表明：1987－2012年研究区域城区地表温度增加1.51°C,近地表气温增加1.13°C;郊区地表温度增加0.81°C,近地表气温增加0.59°C。研究区域气候变化和城市热岛效应对地表暖化过程的贡献率基本一致,通过对城区和郊区地温进行测量分析,能有效量化区分两者对地表暖化过程的影响。     

城市热岛效应下浅层土中混凝土的酸腐蚀试验研究

针对城市热岛效应引起城区浅层土地温场升高这一观测结果,采用室内快速模拟试验方法,对城区酸性土壤腐蚀混凝土材料的温度效应开展了试验研究。试验研究了在温度为5℃、20℃和40℃条件下,混凝土试样在酸浓度分别为0%、5%和10%的沙土介质中放置30d、90d后的抗压强度变化规律,并对混凝土试样在腐蚀过程中的腐蚀系数变化规律和微观机理进行了分析;最后,对南京城区热岛效应环境下浅层土中混凝土材料酸腐蚀的强度变化规律进行了分析。试验结果表明,在同一腐蚀浓度下,混凝土试样抗压强度的下降速度随着温度的升高而不断加快,其腐蚀系数也随着温度的升高而不断增大;腐蚀介质的浓度越大,环境温度对混凝土腐蚀系数的影响就越明显;在温度为40℃、硫酸浓度为10%的沙土中放置30 d后,混凝土的腐蚀系数K达到45.21%,约是在5℃条件下腐蚀系数的2倍,相当于环境温度每上升1℃,混凝土腐蚀系数平均增加0.64%。该研究成果对于减轻城市热岛效应对岩土工程的影响具有重要意义。     

基于遥感和GIS的城市水体缓解热岛效应的研究——以东莞市为例

以Landsat5TM遥感影像为数据源,研究水面积比例和地表温度的关系,发现水面积比例和地表温度存在较高的线性负相关,其相关系数为﹣0.72;进一步采用空间分析方法,对比河流两岸不同距离内的城市用地温度,揭示了水体缓解城市内部热环境效应的有效范围,定量探讨了河流宽度差异引起的缓解差异.结果表明,河流对城市热环境有一定的缓解作用,有效范围约200 m左右,河流越宽,缓解能力相对越强.     

关于城市热岛效应的探究学习活动

久居城市的人们都有类似的体验：夏季里市区的气温要比郊区高。为了躲避酷热难耐的暑气,人们不得不跑到绿树成阴、河湖交错的郊区或乡村去享受一份清凉和惬意。为什么在享受现代城市的舒适与便利的同时,市区人要忍受比郊区更为炎热的酷暑呢？为了揭开这个谜底,我们进行了“城市热岛效应”的探究学习活动。     

楚雄市2008年城市热岛效应实测数据分析

利用楚雄市2008年实测气温数据和楚雄市气象观测站2008资料,分析了楚雄市2008年城市热岛强度的变化,并与楚雄市往年城市热岛效应做对比分析,得到了2008年楚雄市城市热岛效应的月变化和日变化规律;同时分析了热岛强度与地面风速、相对湿度、气压以及大气污染物的灰色关联度。结果表明,2008年楚雄城市热岛效应的日变化和月变化规律明显,热岛效应呈现出明显的时段性和季节性;气象因子中风速和相对湿度对热岛的影响明显,大气污染物因子中NO2对热岛的影响较大。     

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.