北京春季城市热岛特征及强热岛影响因子

应用北京地区地面气象观测台1990-2004年4月的气温资料,分析了近15a北京春季城市热岛特征,结果表明：春季夜间城市热岛要强于白天。还分析了春季一个强热岛形成和减弱消失过程的气象影响因子,结果表明：北京春季夜间特定条件下存在强热岛,强热岛中心在白家庄、天安门、公主坟连线的主城区;白天强热岛会减弱消失。强热岛在夜间形成的原因是日落后郊区地面大气降温速率和幅度远大于城区地面大气。白天有日照的晴夜北京城、郊地面风场很弱（≤1．0m／s）,多个测站甚至出现静风,同时城区垂直方向上15m高度以下持续存在很弱（≤1．5m／s）的风场,城区320m高度以下大气持续存在强逆温,这些因素共同促使春季强热岛的形成和维持。强热岛在白天减弱消失的原因是日出后太阳辐射的加热作用引起郊区地面大气升温速率和幅度大于城区地面大气,同时城区大气稳定度减弱、城区大气逆温消失、城郊地面风速增加。     

近40年北京地区夏季降水日变化及不同持续时间降水事件的特征

利用北京地区20个国家站1980～2020年的长期逐时降水资料,分析了北京夏季降水的基本气候特征和日变化时空分布特征。结果表明:（1）北京地区夏季40年平均降水量分布具有西北山区小,平原大,山区向平原过渡区的迎风坡最大的特点;降水频率则相反,平原降水频率整体小于山区;降水强度整体表现为西北弱,东部强,城区与南部居中的特点。北京夏季降水的强度和极端性较强,致灾风险高。（2）北京夏季平均降水量日变化主体呈单峰型,降水频次为双峰型,降水强度为多峰型,三者同时在22时（北京时,下同）达到最大,在12时最小。（3）降水的峰值时间随月份依次后推,6月最早,7月次之,8月最晚;峰值雨量7月最大,8月次之,6月最小。（4）降水量、降水频率和降水强度的日峰值空间分布具有较强的一致性,西北山区四站出现在20时以前,其余16站出现在20时及以后。使用K均值聚类算法将20站划分为两个区域,结果显示两个区域的降水量、降水频率和强度的日变化具有完全不同的分布特点。（5）近40年北京地区的降水结构在不断调整,短持续时间降水主导期和长持续时间降水主导期交替出现。2000年以前以小于6小时的短持续性降水为主,近15年大于6小时的长持续性降水明显增多。     

近40年西藏地区雷暴事件的时空变化特征

利用西藏地区26个气象观测站1971 2010年逐日雷暴资料,采用REOF检验等统计方法分析了全球气候变化背景下西藏雷暴事件的时空分布特征。结果表明,随着全球气候变化日益加剧,近40年西藏雷暴事件存在4个异常空间型,即:西部型、北部型、中部型和东部型,且这4个空间型雷暴事件以0.3~9.0次·(10a)-1的速率在减少,其中,中部和东部型减少趋势尤为显著。西藏雷暴出现频数存在13年和22年两个显著周期,20世纪70年代和90年代为雷暴高发期,目前正处于雷暴低发期。     

北京地区局地环流观测分析

应用2008—2015年逐时自动气象站观测资料,分析了北京地区局地风场的分布特点及季节性变化。结果表明:(1)北京地区局地风场受山谷风和城市热岛环流的共同影响,风速主要沿地形梯度分布。西部、北部高海拔山地风速较大,平原地带风速相对较小。平均而言,东西方向的局地风强度约为0.16m·s~(-1),南北方向的局地风强度约为0.07m·s~(-1)。(2)局地风速在季节分布上以夏季为最大,冬季为最小。其日变化为双峰型结构,于每日09及16时左右达到峰值区。(3)局地风速的u、v分量在正(负)距平的维持时长、日振幅值上存在较明显的差异。低层风场在午后到前半夜以东南风为主,后半夜开始到正午前则以西北风为主。     

近47年中国沙尘暴气候特征研究

利用1954~2000年中国大陆681个站的观测资料, 分析了近47年我国沙尘暴的时空分布特征。结果表明:我国北方的干旱、半干旱地区是沙尘暴的易发区, 其中西北地区是多发区; 沙尘暴的发生时间具有明显的日变化和季节差异; 47年间除青海、内蒙古和新疆的小部分地区的沙尘暴呈增长趋势外, 我国北方大部分地区的沙尘暴在减少; 甘肃民勤与新疆和田两个强沙尘暴多发区20世纪80和90年代的强沙尘暴明显少于50和70年代; 2000年华北和西北东部部分地区的沙尘暴多于90年代均值, 但绝大部分地区仍明显少于常年平均值; 沙尘暴与大风的年际振荡及多年变化趋势有一致性, 单站相关系数可以达到0.5以上。     

北京地区城郊极端温度事件的变化趋势及差异分析

利用北京地区城郊16个气象观测站1979～2008年逐日平均、最高和最低温度的均一化资料,分析了近30年北京地区城、郊区极端温度事件发生频次(强度)的变化趋势,并对比了城郊差异以及城市热岛强度对城郊差异的影响.研究结果显示:从发生频次来看,近30年城区极端低温事件的减小幅度[5.94 d (10 a)-1]高于郊区的减小幅度[-5.28 d (10 a)-1],而极端高温事件的增加幅度在城区[4.33 d (10 a)-1]和郊区[4.42 d (10 a)-1]之间差别不大,定量化的诊断结果进一步证明了城区和郊区在极端温度事件发生频次上的差别很小.从发生强度来看,近30年城区极端温度事件的年平均发生强度明显高于郊区,但在变化趋势上,城区极端低温事件的减弱幅度略高于极端高温事件的增强幅度,相差0.042℃(10 a)-1,而在郊区极端低温事件的减弱幅度却略低于极端高温事件的增强幅度,相差0.052℃(10 a)-1.城郊差异的定量化分析结果表明,极端温度事件在城区强度一般大于郊区强度,城区与郊区强度差值均为正值(除1982年和1985年极端高温事件强度差值为负).热岛强度与极端温度事件城郊差异的相关性统计发现,极端温度事件发生频次和发生强度在城郊之间的差别与热岛强度均没有明显的相关特征,该结果说明城市热岛效应对北京超大城市市区和郊区影响基本一致,其差异性是有限的.     

近40年鄂西南暴雨的气候特征分析

分析了20世纪70年代以来鄂西南暴雨的时空分布特征,结果表明:暴雨日数由南至北、由西向东方向递减,暴雨日数等值线呈东北～西南走向;鄂西南暴雨的年际变化差异较大;3～11月逐月暴雨日数呈倒"V"型分布,5～9月为暴雨多发季节,6～8月为暴雨集中期;暴雨日变化特征是夜间暴雨频次高于昼间,这说明这一带的强降水多出现在夜间;鄂西南暴雨的初发生月份可概括为"东早西晚",而东部是"南早北晚";暴雨终月分布也是"东早西晚",而东部则相反是"南晚北早".     

基于灾情信息的1981—2017年北京地区降雹特征

该文对1981—2017年北京地区1010个高精度冰雹灾情信息进行统计分析。从年代际变化看,1981—1990年平均降雹日数为10 d,1991—2000年和2001—2010年年平均降雹日数均有所减少（5.67 d和4.33 d）,而从2011年起,年平均降雹日数急剧增加到21 d。1981—1995年年平均最大冰雹直径总体呈增加趋势,2002年开始总体较小。从年变化看,冰雹日数的年变化呈明显的单峰型即初夏峰型,4月起降雹日数逐渐增加并在6月达到峰值,其后缓慢下降。从空间分布看,北京地区的降雹分布十分广泛,但高频次降雹区域主要集中在北京西北部延庆区,平均每年至少发生两次降雹,此外降雹高值区还出现在城区的海淀区。2010年后,降雹范围明显增大,同时降雹分布也由相对集中变为相对均匀。     

近40年西藏地区雷暴事件的时空变化特征北大核心CSCD

利用西藏地区26个气象观测站1971 2010年逐日雷暴资料,采用REOF检验等统计方法分析了全球气候变化背景下西藏雷暴事件的时空分布特征。结果表明,随着全球气候变化日益加剧,近40年西藏雷暴事件存在4个异常空间型,即:西部型、北部型、中部型和东部型,且这4个空间型雷暴事件以0.3~9.0次·(10a)-1的速率在减少,其中,中部和东部型减少趋势尤为显著。西藏雷暴出现频数存在13年和22年两个显著周期,20世纪70年代和90年代为雷暴高发期,目前正处于雷暴低发期。     

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。     

兰州市近50年城市热岛强度变化特征

利用1956-2005年兰州市日平均气温、日最高气温和日最低气温,分析了近50年兰州市城市热岛效应变化,并利用城区和郊区3种气温的倾向率计算了城市热岛强度倾向率和热岛增温贡献率。结果表明：1956-2005年兰州市3种气温的城郊差均呈逐年上升趋势,平均气温、最高气温和最低气温的倾向率分别为每10年0.371℃、0.169℃和0.654℃,其中,最低气温的城郊差上升最明显。近50年兰州市增温主要发生在后25年（1981-2005年）,前25年除城区最低气温外基本上以降温为主。后25年中,城区年平均气温、最高气温和最低气温倾向率分别为每10年0.789℃、0.997℃和0.625℃,郊区则相应为每10年0.493℃、0.790℃和0.077℃,其中最高气温增温最显著,最低气温增温最少;以年平均、最高和最低气温表示的城市热岛强度的倾向率分别为每10年0.395℃、0.188℃和0.674℃,热岛效应对城区增温的贡献率分别达到87.0%、49.6%和100%。冬季城市和郊区的平均气温和最低气温倾向率最大,但热岛增温贡献率最大的是春、夏季气温,而不是冬季气温;这可能主要与兰州市冬季严重的空气污染有关, 因为其对城市热岛有一定的抑制作用。20世纪80年代以后兰州市热岛效应有增强的趋势,但平均气温和最高气温的热岛增温贡献率除个别季节外有所下降。     

近64年长沙市高温热浪事件统计分析

为了增强对高温热浪事件的认识,给相关部门科学制定应急预案提供依据,本文利用逐日最高气温资料,依据高温热浪定义,对长沙市近64年来高温热浪事件进行统计分析。结果表明,1长沙市年均高温日30.6d,年均高温热浪2.16次。高温日、高温热浪事件集中在6—9月,且以7月出现最为频繁。2长沙市高温热浪事件发生频次和强度呈明显阶段性变化特征:20世纪50—60年代中期变化平稳或呈缓慢增多(增强)趋势,70—90年代末呈偏少(偏弱)趋势,21世纪以来呈偏多(偏强)趋势。3城市化造成的热岛效应在一定程度上加剧了高温热浪强度。     

北京地区城市热岛的时空分布特征

应用自动气象站逐时气温观测资料分析了北京城市热岛的时空分布特征。结果表明，无论冬、夏季，北京的城市热岛在空间分布上均表现出多中心结构。热岛强度冬季大于夏季、夜间大于白天，热岛中心随时间存在漂移现象，日变化幅度冬季大于夏季。城市热岛在时间域上呈多尺度结构，冬、夏季均以20-30h所对应的日变化和120-270h的周变化为主，周变化振荡的波谷主要出现在周六至周一，波峰出现在周三至周五，变化趋势冬季比夏季明显。     

北京城市热岛效应的流动观测和初步研究

采用车载气象观测仪器结合GPS定位、连续数据采集系统的流动观测方法研究了北京城区内不同城市地表覆盖物对城市局地小气候的影响和气象要素分布,发现城市下垫面分布与城市的温度和湿度有密切关系,一般在城市建筑物密集、水体和植被少的区域具有较高的气温和较低的相对湿度,在建筑物稀疏和植被、水体较多的区域则相反。观测结果表明,流动观测方法是对常规气象观测资料的有益补充,也是城市气候观测中的一种有效方法。     

ＷＭＴ５２超声风传感器与ＥＬ１５Ａ风传感器野外探测资料对比分析

利用新疆阿克苏地区6个气象站1960年-2008年49年雷暴资料,对新疆阿克苏地区雷暴时空分布特征和变化规律进行了分析研究。结果表明：①雷暴日数75％以上都集中在夏季,持续期盆地谷地最长、沙漠边缘最短;地势较高的盆地谷地为雷暴的高发区,沙漠地带雷暴最少;②新疆阿克苏地区雷暴日数总体呈下降趋势,1990年-2008年累计距平均为-50．9d,沙漠边缘雷暴年代波动最大;③各测站年雷暴日数下降趋势在-1．05d／10a—-3．0d,10a,1990年代开始下降趋势加大,乌什、阿拉尔下降趋势较大,分别为-16．86d／10a和-8．4d／10a,相当于每10年减少34．5％和46．4％。夏季变化幅度较小,1990年-2008年乌什、阿拉尔倾向率分别为-4．64d／10a和-2．24d／10a,相当于每10年减少9．5％和12．4％。     

北京城市热岛效应的昼夜变化特征分析

利用最新获取的1998年3月~2001年12月北京地区自动站资料,对北京城市热岛效应进行了细致、完整的研究。选取城区的官园站和郊区密云站的气温差作为城市热岛效应强度指标。在验证了资料可靠性的基础上,研究了热岛强度昼夜变化的年、季、月及日变化特征,以及几种极端天气事件的逐时及平均热岛强度的变化,最后制作了连续3年的月平均逐时热岛强度变化的三维立体图。     

昆明地区城市热岛效应的再分析

在对地面气温资料进行均一性检验和订正的基础上,分析了1971—2008年昆明地区(包括城区、郊县和太华山)气温序列的变化趋势,研究了城市化对气温序列的可能影响,揭示了在城市化快速推进和低纬高原复杂地形条件下城市热岛效应的特殊性和复杂性。结果表明,昆明地区的平均气温总体呈上升趋势,上升速率大小依次为昆明城区>郊县>太华山。其中,昆明城区和郊县气温具有相似的变化规律,主要表现为冬、春季最低气温显著升高和气温日较差明显减小;太华山气温的变化则明显不同,主要表现为最低气温全年少变,冬、秋季最高气温小幅上升,而气温日较差有增大趋势。20世纪80年代中后期以来,昆明城区与郊县气温,特别是最低气温的显著上升可能受到城市化的严重影响,因此以往以郊县为对比乡村站的研究在很大程度上低估了城市化对昆明气温序列的影响。而在此之前,昆明最低和最高气温均会因对比乡村站选取的不同而表现出"城市冷岛"特征。     

城市热岛效应对北京夏季高温的影响

应用1998—2002年北京地区自动气象站观测资料,探讨了城市热岛效应对夏季高温的增幅作用。结果表明:北京地区夏季平均热岛指数随着环境温度的升高呈上升趋势,城市热岛效应对高温强度有明显的增幅作用。并应用中尺度MM5模式,对2000年7月一次典型高温天气过程进行了数值模拟。试验表明:模式对于北京地区夏季高温及城市热岛的范围和强度均有较好的模拟能力。