基于土地利用和人为热修正的城市夏季高温数值试验

为了评估土地利用变化和人为热对区域气象环境产生的影响,同时针对WRF模式对城市土地利用和人为热刻画不够准确的现状,以上海为例,选用GLC2009对WRF中上海地区原有数据进行修正。通过楼层信息将上海市分为三类(商业区、高强度区、低强度区),同时重新估算了人为热通量和人为热释放日变化系数。利用WRF/UCM对2010年8月11—17日的一次高温过程进行了模拟试验。与观测资料的对比表明:新的土地利用数据较真实地反映了上海地区下垫面的变化,尤其是大规模建设导致的城市功能区变化;使用新的土地利用和人为热数据,温度和比湿模拟的平均偏差分别改善了1.95 ℃和0.713 g/kg;高温范围和比湿对土地利用的改变最敏感,高温强度对人为热最敏感。      

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。     

地形及城市下垫面对北京夏季高温影响的数值研究

应用中尺度MM5v3模式,对2002年7月14日的高温过程进行模拟分析,探讨了北京周边地形及城市下垫面对气温变化的影响。结果表明,地形对气温的影响主要是通过焚风效应来实现的,它加剧了背风坡一侧高温的强度。敏感性试验还表明,城市下垫面通过所获得感热和释放潜热的不同进而影响近地面层温度,采用真实地表能较好改进模式对逐时气温演变、日最高气温及其出现时间的模拟精度。     

土地利用资料的更新对四川盆地高温天气数值模拟的影响

土地利用情况影响区域天气和气候,采用与实况更为接近的下垫面资料能够为数值预报提供有力支撑。使用中尺度数值模式WRF对2019年8月四川盆地高温过程进行数值模拟试验,对比基于2019年更新的MODIS土地利用数据与WRF自带土地利用资料的差异,分析下垫面资料的更新对数值模拟效果的影响。结果表明：两组土地利用资料存在明显差异,更新后的MODIS资料刻画更为精细,模拟区域的土地利用类型更加丰富。2 m气温对土地利用资料十分敏感,更新土地利用资料后两次个例平均的2 m气温2℃以内的模拟准确率提高6.2%,日最高气温模拟准确率提高31.3%;而日最低气温模拟准确率下降2.1%。土地利用资料变化明显的四川盆地内部较更新前增温明显,局部增温超过4℃,最高气温模拟偏低的状况明显改善。选取四川盆地内部地表类型由农田转为城市和建筑的合川站作为典型站点进行分析,发现土地利用类型更新后发射率减小,植被气孔阻抗增大,粗糙度增大,陆面参数的变化导致地表对边界层大气向上的感热输送增加,地表蒸发及大气水分供应减少,气温升高,边界层高度升高。模拟初期土地利用资料的更新造成模拟差异的局地性较强,随着模拟时间增加,逐渐影响...     

影响杭州城市高温因子的数值模拟研究

随着全球气候增暖和城市化进程的加剧,城市高温灾害的影响越来越突出。基于WRF/UCM模式,研究了西湖与城市化进程两个因子对杭州城市高温的影响。设计了三组试验:试验1为采用2010年土地利用数据的控制试验;试验2在试验1的基础上将西湖替换为水田;试验3与试验1相同,但采用2000年的土地利用数据。对比试验1与试验2,发现西湖的存在对杭州白天高温有减缓作用、夜间高温有促进作用,总体而言对杭州城市高温有正贡献;对比试验1与试验3,发现城市化进程所带来的热岛效应加剧了杭州高温,使高温区域面积显著增加;热岛效应对白天高温与夜间高温均有促进作用,但对白天高温的影响更为明显。     

南京地区下垫面变化对城市热岛效应影响的数值模拟

利用新一代中尺度研究和预报模式(Weather Research and Forecasting Model,简称WRF)分别耦合多冠层、单冠层和平板模式三种情况进行南京地区2007年8月1日的天气过程模拟,分析不同城市冠层方案对南京气象场的模拟效果。在此基础上,结合模拟效果最好的城市冠层方案,研究南京城市下垫面的变化对其热岛的影响。结果表明:多冠层方案对近地面气温、10 m风场的模拟效果最好;城区的扩张使南京地区近地面气温升高,主要表现为城市区域夜间升温显著,并且导致热岛强度明显增强;城市扩张后,城区白天风速大范围地减小,同时热岛环流更加显著,且具有明显的城市热岛的"下游效应"。     

太原市城市热岛的数值模拟及其成因浅析

本文根据1985年1月及1982年2月太原地区进行的两次大规模野外观测资料，运用中尺度准静力动力学模式，对太原市地形动力作用的形成的温度场进行了数值模拟，并综合分析了太原市城市热岛的成因。     

复杂环境背景下高温天气过程的数值模拟和成因分析

应用WRF模式对2008年7月初发生在江苏沿江及苏南地区包括沪宁高速公路在内的一次高温天气过程进行了数值模拟。利用ArcGIS9．3中的数字高程模型（DEM）对高温天气形成的地理背景进行了空间分析,并进行了地形地貌和土地利用类型的敏感性试验。结果表明：此次高温天气过程中温度平流项对地面增温影响较小;江苏上空的大气呈稳定状态,且有强烈的下沉运动,有利于高温的形成;高温时段,江苏大部分地区高、低层大气都为相对湿度低值区,空气干燥,且地面水平风速较小;高温期间,研究地段内的向下长波辐射很强,使江苏迅速增温;地形因子对沪宁高速公路沿线高温天气的影响,主要是通过焚风效应来实现的,而不同的土地利用类型主要是通过所获得的感热和释放的潜热不同来影响近地层温度的。     

邕宁夏季高温天气分析

对邕宁2004年夏季一次高温天气过程进行了阐述,对高温天气发生的原因进行了初步分析,结果发现,稳定的副热带高压与热带风暴共同影响是本次高温过程的主要特点,持续稳定的下沉气流,也是造成高温天气的另一重要原因。     

城市化对南京气候影响的数值模拟研究

利用MODIS下垫面资料和NCEP-FNL再分析资料,采用四层嵌套,通过WRF(Weather Research and Forecasting Modeling System)模式,模拟研究了城市化对南京气候的影响。结果表明:城市土地利用类型的改变使下垫面热力、动力属性发生改变,影响了地表与大气之间的动量和热量交换,进而对局地气候特征产生影响。城市化后南京城市热岛效应明显增强,1月和7月2m气温有明显增加的趋势,边界层高度分别增加了约60m和180m 。土地利用类型改变使地表粗糙度增加,1月和7月地面风速分别减小了1.1m·s^-1和0.7m·s^-1 ,并且地面辐合得到加强。城市化使城市地区的中雨和大雨发生概率增加而小雨发生概率减少,中雨和大雨天数最大分别增加约8天和4天。     

南京地区太阳能屋顶缓解夏季高温的模拟研究

太阳能屋顶的安装预计能在一定程度上缓解城市化带来的能源危机及对城市热环境的破坏。利用耦合了城市单层冠层方案（UCM）的WRF模式,以南京2010年7月27日至8月5日夏季晴天微风天气为背景,模拟了不同发电效率的太阳能屋顶的安装对城市高温的缓解效应。结果表明:（1）太阳能屋顶可以通过削弱到达城市表面的太阳辐射使城市2 m高气温降低,随着发电效率的提高,降温效果更明显,且白天降温效果明显优于夜间;白天2 m高气温最大降低0.4-1.3℃,夜间降低0.2-0.5℃。（2）太阳能屋顶可使边界层内气温降低,白天在边界层400 m以下降温显著,夜间在边界层高度200 m以下降温显著;白天边界层内最大降温出现在中午前后,降温0.1-0.8℃,夜间边界层内最大降温0.5℃。（3）发电效率为40%时,模拟期间的发电量为18.1×109 kW·h。      

城市化对浙江省夏季极端高温事件的影响

基于夏季逐日最高气温和卫星遥感夜间灯光数据,分析了1971—2011年浙江省夏季极端高温事件的变化及其与城市化之间的联系。结果显示,过去41年浙江省绝大多数气象站点的夏季高温日数和高温度日数都呈现出增加的趋势,其中,环杭州湾城市群、温台沿海城市带和金华-义乌三大城市群地区的夏季高温日数和度日数的增加更显著;基于逐日气温95百分位数和35 ℃阈值两种高温日定义方法的研究结果相当一致,都表明由于城市热岛效应的存在,使得城市站比农村站具有更多的高温天数和更强的高温强度;进入21世纪,浙江省城市站相对于农村站的高温日数增加更显著,这与2000年以后城市化进程的加快密切相关。      

地表利用城市化在一次极端高温过程数值模拟中的影响

地表种类的城市化对城市区域的热力结构和局地环流都会产生巨大的影响。利用地面、高空观测资料和MODIS地表覆盖资料,使用耦合城市冠层模式(UCM)的区域中尺度数值模式(WRF),对2013年8月8日福州地区的一次极端高温天气过程进行数值模拟,研究地表利用变化对福州城市热岛效应及其对福州城市区域局地环流的影响。结果表明:地表利用的城市化使得午后城市热岛现象更加明显而夜间热岛效应呈现出减小的趋势;地表利用城市化后,中心城区的近地面风速减小,但城区与山区以及城区与海洋之间的局地热力环流明显加强,促进了山谷风和海陆风环流的发展;同时地表加热效应增强,促进了垂直运动的发展。     

宁波地区海-陆下垫面差异对雷暴过程影响的数值模拟

利用耦合Noah陆面过程的WRF模式对2009年6月5日傍晚发生在宁波地区的一次雷暴过程进行数值模拟,通过改变下垫面覆盖类型的敏感性试验,探讨了海洋和陆地下垫面对雷暴过程的影响。结果表明,WRF模式能够较合理地模拟出雷暴的发生、发展过程。雷暴发生前期,由于海-陆强烈的热力差异,海风特征明显,海风引起的抬升运动触发了雷暴,海风形成的强辐合区对应雷暴过程累积降水量的大值区。当研究区域全部被替换成陆地后,地表的粗糙度增大,在研究区域东部由于摩擦辐合加强,产生了强烈的上升运动,多个发展旺盛的对流单体在上升运动区生成,使雷暴产生的降水区域东扩、降水量增大、雷暴维持时间延长。当研究区域所有陆地被替换成水体后,白天地表通量减小,大气边界层中湍流运动减弱,边界层高度降低,大气层结变得稳定,不利于对流发展。     

城市化进程对重庆夏季高温炎热天气的影响

利用重庆17站观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了城市化进程对重庆夏季高温炎热天气的影响。结果表明:随着城市化进程的加快,城区代表站沙坪坝高温和炎热日数呈减少趋势,与邻近的郊区呈现出明显差异。进一步分析其可能原因,沙坪坝日最高气温升温较郊区缓慢,相对湿度增加,均呈现较为显著的城市化效应,说明沙坪坝夏季高温和炎热日数与邻近郊区明显趋势不同的主要原因是由于城郊最高气温的变化差异。相关分析表明,随着城市化进程的加快,主城区炎热日数的变化与郊区的差异逐渐增大,也说明沙坪坝炎热日数的减少不是大尺度的区域气候变化造成的,而是城市化进程加快导致的。利用OMR方法分析了重庆都市圈观测气温与NNR气温的差异,城市化进程加快对平均气温和最低气温是增温影响,且以最低气温的影响较为明显,同时对最高气温的影响则为降温效果。     

北京夏季强热岛分析及数值模拟研究

应用北京地区20个常规地面气象站、2个自动气象站和中国科学院大气物理研究所325m气象铁塔的资料,对北京2003年7月热岛状况进行了统计分析,发现北京夏季夜间存在强热岛效应,夏季夜间存在强热岛效应的天数占到了1/3,强弱热岛天数合计占到了大约4/5。进一步分析7月1日强热岛特征及其气象影响因子,结果表明：夜间存在强热岛时,郊区所有测站的地面气温都要低于主城区地面气温,城市强热岛的高温中心在天安门和白家庄连线的主城区;白天日照充足的晴夜,日落后城区320m以下低层大气存在逆温和弱的风速,城区地面气温下降速率和幅度均远小于郊区,城市强热岛因此得以形成和维持。日出后至正午,北京北部郊区日照时间比城区长,郊区地面大气得到来自太阳辐射的能量多于城区,而太阳辐射的加热作用使城区低层大气逆温消失,大气稳定度减弱,并使郊区地面气温上升速率和幅度大于城区,最终导致夜间出现的强热岛减弱、消失。此外,应用MM5模式对强热岛进行了初步数值模拟研究,发现在MM5中考虑城市人为热和热储存,可以改善模式对热岛的数值模拟,表明城市人为热和热储存在夏季强热岛的形成中有重要作用。     

人为热排放的引入对北京地区精细模拟的改进

将人为热排放纳入到已耦合城市模块Urban Canopy Model(UCM)的中尺度气象模式Weather Research and Forecasting(WRF)中,探讨了人为热排放对于北京地区精细化模拟的重要意义,其影响主要体现在以下几个方面:1)可有效改善气象要素的模拟效果,特别是对于大气边界层高度的显著性改善,该变量是控制空气质量模式中污染物垂直扩散的关键因子;2)可较好地再现城区流场及温度场,使热岛强度和中心配置更接近实况;3)可明显改善数值模式对于污染物垂直分布特征的模拟。     

1997年夏季我国高温天气特征分析

１９９７年夏季我国北方地区高温现象十分突出,南方大部则反之,作者就１９９７年夏季我国高温天气的时空分布行征作了详细的分析也论述,并与历史资料进行比较,以期对１９９７年夏季的高温天气有比较客观,详尽的认识,此外,还讨论了我国北方夏季气温与厄尔尼诺事件的关系。     

贵州东部夏季高温干旱气候对油茶幼林生长的影响分析

该文通过开展夏季高温干旱气候与油茶幼林生长关系调查分析,得出油茶幼林营养器官受高温灼伤程度与林龄、海拔、品种密切相关的初步结论。油茶幼林在夏季持续高温无降水气候条件下树体生长受到抑制。幼林保存率与林龄呈正比例关系,林龄越大,油茶幼林保存率越高。夏梢灼伤率与海拔高度呈反比例关系,海拔越低,油茶幼林夏梢灼伤率越高;海拔越高,油茶幼林夏梢灼伤率则越低。油茶品种间夏梢和叶片灼伤率变异幅度大,品种间因持续高温灼伤程度差异明显。