华北地区雨季极端降水量的非均匀性特征

利用1957-2011年华北地区50个站日降水资料,分析极端降水量的集中度和集中期,探讨华北地区雨季极端降水的非均匀性特征。结果表明：华北地区极端降水量东南部大,西北部小;集中度也为东部大,西部小,即东部地区极端降水较集中,西部地区较分散。极端降水多出现在7月下旬,即华北的主汛期。极端降水量和集中度呈显著减小趋势,集中期减小趋势不显著。华北地区雨季极端降水量的集中度和集中期与同期极端降水量有较好的相关关系,极端降水量越多,极端降水出现越集中,且出现时间越晚;反之亦然。这种关系在环渤海湾地区最显著。分析京津唐地区极端降水发现,极端降水量及其集中度、集中期均呈显著减少趋势。京津唐地区极端降水量在20世纪90年代中期出现突变,90年代后,极端降水量明显减少,且更分散,集中期主要表现为提前。     

气候变化对典型气象年数据的影响及能耗评估——以中国北方大城市天津为例

本文以中国北方城市天津为例,采用Sandia及Danish两种方法生成典型气象年（TMY）数据,并借助TRNSYS软件模拟得到3个时段（1961-1990年、1971-2000年和1981-2010年）典型办公建筑的逐时负荷,评估气候变化对典型气象年数据及模拟负荷的影响。结果表明：Sandia和Danish生成典型气象年的方法在天津均有较好的适用性,Sandia方法采用6个气象要素生成的典型气象年数据代表性满足要求。受气候变化影响,典型气象年数据变化较大,采暖期（11月-翌年3月）较制冷期（6-9月）的变化更明显;从30年均值差异看,1981-2010年相对于1961-1990年,建筑供热负荷减少5.2%,而制冷负荷增加1.6%。因此,在使用典型气象年数据进行建筑设计能耗评估时需充分考虑气候变化的影响,加快典型气象年数据的生成和更新工作。基于天津现行使用的典型气象年数据模拟得到的办公建筑制冷负荷较1981-2010年偏低6.7%,供热负荷偏高4.7%。表明采用现行典型气象年数据进行建筑能耗评估时,会造成制冷负荷偏低,供热负荷偏高,从而降低人体舒适度及造成供热能源浪费。     

环渤海地区1961—2010年太阳总辐射时空变化特征

根据1961—2010年环渤海地区4个辐射站太阳总辐射资料和56个台站日照百分率资料,研究了该地区太阳总辐射的时空分布及变化特征。同时利用1991—2010年太阳总辐射数据初步分析了环渤海地区太阳能资源潜力。结果表明：年内太阳辐射呈单峰型,5月最高,4—8月是太阳能资源最丰富的时期;1961—2010年太阳总辐射在1990年之前呈显著下降,之后没有明显变化趋势;太阳总辐射趋势变化在环渤海地区有明显的空间差异,下降幅度最大的集中于京津塘周边地区以及山东中南部地区;四季总辐射均呈显著下降趋势,其中春、夏两季降幅略高,秋、冬两季降幅略低;1991—2010年环渤海地区太阳总辐射呈西北部高,向东、南方向递减的分布特征。     

天津市单次极端低温过程中城市热岛对建筑负荷的影响

基于自动气象站实测资料，通过模拟天津市办公建筑逐时供暖负荷，重点分析了极端低温过程中城市热岛对建筑小时供暖负荷的影响，以期为精细化供暖调控和节能设计提供参考。结果表明：2009—2017年城市和乡村办公建筑供暖负荷均呈减少趋势，城市供暖负荷较乡村平均每年减少7.46%。城市热岛强度(Urban heat island intensity, UHII)每上升1℃，城市办公建筑年供暖负荷较乡村减少2.19 kWh/m²，即热岛强度的增加使城市办公建筑供暖需求有所减少，有利于城市建筑的供暖节能。以2016年1月21~25日典型极端低温过程为例，研究发现，低温过程中城乡小时供暖负荷明显增加，较低温前和低温后增加约10%~20%。受大尺度天气过程影响，低温过程中城乡气温差异变小，UHII减弱。低温前和低温后城市供暖负荷较乡村减少约6%~8%，而低温过程中城市较乡村仅减少约3%；另外，在低温过程中，北京时间07:00~19:00的高负荷时段城乡供暖负荷差异不明显，这些结果表明低温过程中城市热岛对办公建筑供暖负荷的影响不大。     

天津电力负荷特性及其与气象因子的关系

利用天津近30年来的逐年电力负荷数据以及2002-2005年逐时电力负荷资料,分析了天津电力负荷的变化特征,研究了电力负荷与气象因子的关系.结果表明:近30年来,天津电力负荷的长期趋势基本受当地GDP的影响,气温等气象因子的作用不明显;在季节和日尺度上,气温的影响十分显著,7、8月气温每上升1℃,气象负荷将增加120MW左右;除气温的影响外,夏季、初秋相对湿度对电力负荷的影响非常显著,此外,4月、6月、7月和12月还得考虑风的影响;一般来说,夏季最高气温在30℃以上,平均相对湿度大于65％时,才可能出现极端电力负荷.     

气候变化对天津市商场和居住建筑极端能耗的影响

通过模拟1961-2009年天津市商场建筑采暖和制冷能耗及不同节能水平居住建筑采暖能耗,采用百分位法确定了极端能耗阈值,分析了不同类型建筑的极端能耗年际变化特征,同时探讨了其与气候变化的关系。结果表明,近49年来,采暖期商场建筑热负荷极值日数呈显著下降趋势,而制冷期冷负荷没有明显变化趋势,但年际间波动较大;商场建筑热负荷极值对总热负荷的影响总体呈显著减小趋势,而冷负荷极值对总冷负荷的贡献呈弱的减少趋势,但没有通过显著性水平检验;一步节能居住建筑采暖热负荷极值日数呈显著下降趋势,且占总热负荷的比重显著减少;二步节能居住建筑仅有7年出现热负荷极值,而三步节能建筑热负荷49年来没有出现极值。逐步回归分析表明,平均气温是影响商场和居住建筑冬季热负荷极值的主要因素,而商场建筑冷负荷极值主要受湿球温度的影响。对商场建筑和居住建筑在设计和运行两个方面进行节能时要充分考虑能耗的变化特征以及不同时期对不同气候因子的响应,也要考虑制冷能耗极值的出现对空调系统运行安全的影响。另外,随着节能水平的提高,居住建筑能耗减少的同时,极端能耗出现的日数明显减少,有利于居住建筑节能。     

未来气候变化对天津市办公建筑制冷采暖能耗的影响

利用能耗模拟软件（TRNSYS）模拟了1971—2010年天津市办公建筑制冷和采暖能耗,结合未来不同排放情景（低排放：B1;中等排放：A1B）下气候预估数据,定量评估了未来（2011—2100年）气候变化对办公建筑能耗的影响。结果表明,2011—2100年热负荷呈显著的下降趋势,而冷负荷显著上升,冷负荷的上升幅度高于热负荷的下降,导致总能耗呈微弱的上升趋势;低排放情景下热负荷的下降和冷负荷的上升幅度低于中等排放情景,总能耗的变化在两种排放情景下没有明显差异;与1971—2010年相比,低排放和中等排放两种情景下2011—2050年热负荷下降10%左右,而冷负荷上升约12%,总能耗增加超过2%;2051—2100年热负荷的下降和冷负荷的上升更为明显,尤其是冷负荷上升（约30%）,总能耗增加8%左右,冷负荷变化率在两种情景下相差较大。     

利用采暖/制冷度日分析建筑能耗变化的适用性评估

采暖/制冷度日与建筑能耗有显著线性关系,被认为是最简单可靠的衡量能源需求的指标,但其适用性还缺乏全面的评估。通过模拟1961-2009年天津市办公、商场以及不同节能水平的居住建筑能耗,分析了能耗与采暖/制冷度日的关系,确定其反映能耗变化的适用性。结果表明：采暖期办公及商场建筑的热负荷与采暖度日的相关性达到极显著水平（P<0.01）,决定系数（R2）分别为0.99和0.97;制冷期冷负荷与制冷度日的关系尽管也达到极显著水平,但决定系数仅分别为0.64和0.55;不同节能水平居住建筑热负荷与采暖度日极显著相关,决定系数均在0.99以上。研究认为：采暖度日可以反映办公、商场及居住建筑的热负荷特征,用于分析气候变化对能耗的影响是可行的;但制冷度日不能完全反映办公及商场建筑冷负荷的变化,仅可分别解释冷负荷变化的64%和55%,单纯用制冷度日研究能耗变化是不够全面的。通过分析能耗与气候要素的关系发现,冬季采暖期能耗主要受气温的影响,而夏季制冷能耗受气温和湿度的共同影响。     

近46年京津冀地区“夏雨秋下”现象及其成因初探

基于京津冀地区逐日和逐时降水资料,对1970年以来变暖背景下该地区盛夏（7月和8月）和初秋（9月）降水的变化特征分析后:近46年京津冀地区盛夏降水显著减少,在1990年代末由多雨转为少雨位相,降水日变化上,不同时段的降水皆明显减少,其中持续性降水事件的变化对总降水量减少的贡献更大。而初秋降水明显增加,且在2000年代初发生跃变,由少雨转为多雨位相,夜间降水明显增加,并且持续性降水的增加和跃变是初秋降水增加的主要原因。进一步分析发现,日最高气温的变化与短时降水有较好的时间关系,盛夏时最高气温在1997年发生跃变,从较低位相跃变为较高位相,对应的,盛夏短时降水也同年发生跃变,由多雨转为少雨位相。而初秋的最高气温变化不明显,短时降水也没有发生跃变,无明显的变化趋势。此外,在环流场上,2000年代后,盛夏时欧亚中高纬阻高活动加强,阻碍了中纬度西风扰动输送水汽到京津冀地区,东亚急流偏南,京津冀地区上升气流受到抑制,不利于降水产生;而初秋时,输送至京津冀地区的水汽增加,东亚急流偏北,京津冀地区上升气流加强,贝加尔湖地区低槽受到东部高压阻挡,经向环流加强,有利于冷空气的活动,同时,西太平洋副高强度增强位置偏北,有利于降水的形成。东亚海陆热力差指数在初秋的增强反映出东亚夏季风在夏末秋初的南撤过程发生延迟,形成了以上有利于初秋降水的环流形势,导致了“夏雨秋下”的现象的出现。     

气候变化对中国东北地区典型城市办公建筑能耗的影响

利用中国东北地区三个典型城市（哈尔滨、长春和沈阳）1961—2019年的气温、相对湿度等气象资料和TRNSYS软件模拟的能耗资料,分析了气候变化对东北地区办公建筑设计气象参数的影响,研究了气候变化对办公建筑能耗的影响及其影响因子。结果表明：与1961—1990年相比,近30 a（1991—2019年）东北地区三个城市的办公建筑室外设计计算参数,即供暖室外计算温度、冬季空调室外计算温度和夏季空调室外计算温度均有所升高,且夏季空调室外计算温度升幅低于其他两个设计参数,三个城市供暖室外计算温度分别升高了2.1℃、1.7℃和0.2℃;1961—2017年三个城市办公建筑冬季供暖能耗均呈减少趋势,夏季制冷能耗均呈增加趋势,年总能耗呈减少趋势;哈尔滨和长春的变化速率大于沈阳,三个城市的办公建筑年总能耗减少速率分别为5.02 MJ·m^-2/10 a、6.15 MJ·m^-2/10 a和1.99 MJ·m^-2/10 a。气温是影响东北地区城市办公建筑能耗的主要气象因子,分别可以解释三个城市冬季供暖能耗95%、96%和93%的变化和夏季制冷能耗72%、71%和72%的变化;气温每升高1℃,三个城市的冬季采暖能耗将分别减少20.6 MJ·m^-2、21 MJ·m^-2和18.9 MJ·m^-2,夏季制冷能耗将分别增加15.1 MJ·m^-2、16.1 MJ·m^-2和18.8 MJ·m^-2,年总能耗将分别减少5.5 MJ·m^-2、4.9 MJ·m^-2和0.1 MJ·m^-2。