湿热地区街头绿地微气候效应数值模拟分析

基于城市微气候模拟软件ENVI-met,对深圳市某商业区街头绿地周边的微气候进行了模拟,并利用现场实测数据对模拟结果的准确性进行了校核。结果表明:ENVI-met可合理描述研究区微气候环境的空间分布与日变化特征。在此基础上,利用ENVI-met模拟比较了乔木、草坪和水景3类街头绿地的微气候效应,由空气温湿度对比可见,不同类型街头绿地的降温增湿效果存在明显差异,乔木型绿地降温增湿效果最大,草坪型绿地次之,水景型绿地降温增湿效果最弱,但3类绿地降温增湿效应的日变化和空间分布基本一致;由地面温度对比可见,乔木型和草坪型街头绿地对邻近路面具有增温效应,而水景型街头绿地对周边所有路面均具有降温作用,本文研究结果可为城市街头绿地的气候适应性设计提供参考。     

喀斯特地貌不同演替阶段植被小气候特征研究

通过对喀斯特地貌不同演替阶段植被的太阳辐射、温度、湿度、风、光照强度等进行观测 ,研究表明 :喀斯特地貌植被由于乔木、灌木林、草坡、石面的演替阶段不同 ,形成了不同的生态环境 ,故小气候差异明显。以乔林、灌木林的生态环境和小气候条件为好 ,气温、湿度、辐射等变化缓和 ,有利于植被生长使群落稳定地向顶极演替。而草坡、石面环境较恶劣 ,有待于经历较长的时间演替改善 ,才能到达顶级群落。     

喀斯特地貌不同演替阶段模被小气候特征研究

通过对喀斯特地貌不同演替阶段植被的太阳辐射、深度、温度、风、光照强度等者观测,研究表明：喀斯特地貌植被由于乔木、灌木林、草坡、石面的演替阶段不同,形成了不同的生态环境,故小气候差异明显。以乔林、灌木林的生态环境的小气候条件为好,气温、湿度、辐射等变化缓和,有利于植被生长使群落稳定地向顶极演替。而草坡、石面环境较恶劣,有等于经历较长的时间演替改善,才能到达顶级群落。     

农田灌溉过程与土壤参数更新对中亚费尔干纳盆地WRF/Noah模拟精度的提升

通过中亚费尔干纳盆地2007～2011年气候的模拟试验,揭示了新增农田灌溉过程与更新土壤参数对WRF（Weather Research and Forecasting）/Noah模式模拟精度的提升作用。通过对比标准版本与嵌入灌溉过程参数化方案后的WRF/Noah模式的模拟结果,研究发现农业灌溉提升了土壤含水量,导致地表蒸发增强,潜热增加,感热减少,致使近地层大气降温、增湿,这一效应降低了WRF/Noah模拟的暖、干偏差,模拟2 m气温和大气比湿均方根误差分别由6.52°C降低至5.81°C,由1.66 g/kg降低至1.13 g/kg。进而针对WRF默认配置的费尔干纳盆地内土壤数据精度欠佳的问题,再利用国际土壤参比与信息中心（ISRIC）数据（主要是粉砂粘壤土和粉砂壤土）替换了WRF默认的数据（主要是粘土和壤土）,降低了土壤凋萎系数,使得有效土壤水增多,缩小了灌溉需水量的模拟误差,并使得蒸散发进一步增强,潜热增多,感热减少,导致近地层降温、增湿,进一步降低了WRF/Noah模拟的暖、干偏差,模拟温度、湿度的均方根误差分别由5.81°C降低至5.46°C,由1.13 g/kg降低至1.08 g/kg。上述结果表明:充分农业灌溉对陆面过程产生影响,以及采用高精度的土壤数据能够显著提高WRF/Noah模式在中亚费尔干纳盆地的模拟精度。     

青藏高原冬季平均温度、湿度气候特征的REOF分析

通过对青藏高原123个测站, 1961~1998年冬季 (12月至翌年2月) 平均温度、相对湿度资料做气候特征分析, 得到32°~33°N附近地区可能是高原南北温湿变化的分水岭, 以北主要受干冷空气影响, 以南主要受暖湿空气影响。用方差极大正交旋转EOF (即REOF) 方法对以上资料进行分析, 可以将青藏高原温度、相对湿度进行分型、分区, 并对各区的温度、相对湿度特征进行分析。结果表明, 近40年来, 各区的温度总趋势是在波动中逐步升高的。增温时段主要出现在1978~1981年及1983年至今。1983年开始的增温, 是近40年来最强的一次, 增温幅度大且持续时间长, 但从90年代开始增温幅度及范围出现波动。从温度线性倾向来看, 东部高原增温幅度从南到北存在“大—小—大”的现象。高原大部分地区湿度变化总趋势是在波动中逐步增湿的, 但高原北界以变干为主。从80年代后期至今高原进入显著增湿阶段, 但从90年代中后期开始增湿幅度及范围出现波动。从湿度线性倾向来看东部高原增湿幅度从南到北存在逐步减小现象, 甚至祁连山地区出现变干现象。     

不同植物群落空气负离子水平研究

对不同植物群落空气的负离子浓度进行观测研究。结果表明：(1)不同群落环境空气中负离子浓度顺序为：阔叶林＞混交林＞草地＞灌丛;(2)一年中不同植物群落空气负离子浓度均为夏、秋季高于冬、春季,且夏季最高,而冬季最低,其中又以阔叶林的空气质量最好;(3)动态水的空气负离子含量大于静态水,动态水中瀑布产生的负离子大于跌水,跌水大于溪流;(4)空气负离子浓度随温度升高而降低,随相对湿度的升高而增加。造林能显著提高环境空气中的负离子浓度,而单纯种草效果不明显。在开发利用水体空气负离子旅游资源时,应多开发动态水体的综合功能。     

太阳能光伏屋顶对城市热环境及能源供需影响的模拟

太阳能光伏屋顶的安装在一定程度上能缓解城市化带来的能源危机和城市热环境的破坏。将太阳能板的传热模型引入WRF模式的多层城市冠层方案中,选取了2017年7月21—27日一次典型的高温热浪天气过程,在线模拟太阳能屋顶两种安装形式（贴覆式和支架式）对城市热环境及能量平衡的影响。结果表明:（1）贴覆式太阳能屋顶可使白天2 m气温最多降低0.29°C,降温效果优于支架式屋顶,但夜间温度下降较小。支架式屋顶白天最大降温0.23°C,夜间降温效果明显,与普通屋顶相比,温度最多降低了0.60°C。（2）太阳能屋顶白天确实可以起到降温效果,抑制白天边界层的发展高度,降低边界层的厚度。（3）太阳能屋顶除了对城市气象的影响外,最重要的是它对能源的贡献。从结果来看,太阳能电池板产生的电能可以满足商业区54.5%的空调消耗。      

基于高分辨率数值模拟的杭州市通风廊道气象效应研究

城市通风廊道能增加城市空气流通能力,缓解城市热岛,为了定量评估城市通风廊道的气象效应,本文采用区域边界层化学模式(RBLM-Chem),利用杭州市高分辨率地表类型、城市建筑等资料,开展了杭州市通风廊道影响的模拟研究,模式水平分辨率为250 m。本文针对冬季和夏季两个典型个例进行数值模拟和敏感性试验,夏季个例时间为2013年8月12日,盛行南风,风向顺着通风廊道;冬季个例时间为2014年1月28日,盛行东风,风向垂直于通风廊道。主要结论如下:城市绿色通风廊道有增加风速、降低气温、提高湿度的作用,与没有通风廊道的情况相比,夏季风顺着廊道方向时,廊道区域风速平均增加可达1.4 m/s,廊道区域内60 m高度风速平均增加可达1 m/s。而冬季风垂直于廊道时,廊道区域风速增加较小,仅有0.5 m/s左右。通风廊道夏季降温幅度平均可达2.7°C,冬季降温幅度较小,仅有0.6°C左右。通风廊道对气象场的影响随风向向下游延伸,夏季在通风廊道下游250 m处,风速增加、气温下降、相对湿度增加最大值分别为1.5 m/s、2.9°C、3.1%,即使在通风廊道下游1500 m处,最大降温仍有1.2°C。     

一次华北冷涡暴雨过程的诊断分析

利用常规资料、自动站资料和T213 1°×1°格点再分析场资料对2007年7月1～2日湖北省的暴雨天气过程进行了分析。结果表明这次暴雨过程是在有利的高、中、低层系统配置下,由华北冷涡带动干冷空气南下,与副热带高压外围的暖湿气流在江淮流域交汇而形成的。干冷空气南侵在暴雨区北侧形成了明显的湿度锋和能量锋,在低层辐合区造成明显的湿度锋锋生触发了中尺度系统的发生发展。     

空气动力学阻抗算法在半干旱区的应用比较和遥感反演

结合2005年中国西北半干旱区定西试验站的观测资料,使用9种空气动力学方法,估算了阻抗和感热通量,并与涡动相关阻抗结果进行了对比,分析了5～9月涡度相关测得阻抗的平均日变化特征,结果表明:(1)由于西北干旱、半干旱区和黄土高原的稀疏植被地区在植物生长季节内存在温度高、降水少、空气干燥等特点,热量和水汽输送具有特殊性;Choudh-1、Verma-R空气动力学阻抗方法对热量和动量传输的粗糙度长度、热量和动量及水汽输送的修正函数描述得较好,空气动力学阻抗估算精度较好,由此获得的感热效果也较好,较适用于该地区。(2)风速对阻抗起主要作用;植被覆盖度增加和植被密度增大的同时也增加了热量和水汽传输的粗糙度,有助于空气动力学阻抗降低。(3)采用Choudh-1方法和遥感资料反演的阻抗效果较好。     

塔克拉玛干沙漠一次强沙尘暴的辐射特性及 气象要素分析

应用遥感资料及塔中80 m观测塔探测系统采集的数据,对塔克拉玛干沙漠一次强 沙尘暴过境前后情况进行了监测,并分析了近地层短波辐射特性以及风速、风向、温度、湿度、气 压的演变特征。结果表明：沙尘暴过境前后,总辐射、反射辐射明显降低,且达到峰值的时间滞后, 短波辐射日变化与地面风速日变化相对应,主要受控于湍流作用,沙尘暴不仅严重影响能见度, 而且还严重影响到达地表的太阳辐射,从而影响到天气气候。沙尘暴过境前,地面水平风风向经 历了多次调整,风向调整时,风速减弱,调整之后,风速加大;沙尘暴过境时风速急剧增强,但风向 较为稳定。沙尘暴来临前夕,地面空气干热,处于低压控制之下;而沙尘暴过境时和过境后,地面 空气呈湿冷状态,气压急剧上升,最终处于高压控制之下。整场沙尘暴过程是一个降温增湿增压 的过程。     

广州市室内地温的变化规律分析

对2012年2月—2014年2月间广州室内地温进行了分析,同时还分析了其与室外气温的相互关系,结果表明：室内日平均地温随月份的变化呈正弦曲线变化,并且其变化与室外平均气温的变化有很高的相关性,但室内地温的升降幅小于室外气温的升降幅,春夏季室外气温高于室内地温,而秋冬季节相反;室内地温的日较差通常很小,一般小于1℃;当室内地温日较差在1～2℃时,多是室外处于持续的升温或持续降温状态;当室内地温日较差大于2℃时,多是因受冷空气影响。有冷（暖）空气影响时,室内地温下降（上升）较室外气温有一定程度的滞后,室内地温下降（上升）幅度较小但保持一致下降（上升）趋势,二者日平均温度变化趋势较为一致。     

石河子绿洲空气湿度和降水的长期变化趋势分析

分析了石河子绿洲3个地面站(炮台、石河子和莫索湾)41a(1964～2004年)的温度、相对湿度和降水,发现随着石河子垦区绿洲面积的扩大以及新疆增温增湿的气候变化趋势,石河子绿洲也有其比较独特的区域气候特征。主要表现在:(1)41a来温度、降水量呈增加趋势,但空气湿度比较稳定,没有明显的变化;(2)石河子绿洲的温度、降水量以及空气湿度具有明显的季节变化特征。秋季的温度变幅最大,冬季最小。这与新疆大部分地区冬季增温幅度最大有所不同。空气相对湿度变化的季节差异不明显。(3)以莫索湾站代表绿洲边缘,石河子站代表绿洲区,其降水、温度和空气湿度变化有明显差异,显示了比较明显的绿洲“冷岛”和“湿岛”效应。     

空气负离子观测仪的封装结构设计及仿真

负离子浓度是衡量空气质量的重要指标。目前,多数空气负离子观测设备均针对室内测量或短时的室外测量设计,在室外长时间工作会受到风的影响,造成测量结果准确性降低。文章简要介绍空气负离子浓度观测仪的工作原理,分析了在室外工作情况下误差产生的原因,详细设计了不同的传感器封装结构,并通过流体力学计算方法进行仿真分析,比较了不同封装结构对测量结果的影响,最终得出T形封装外壳内部风场较均匀,更适用于室外长期观测设备封装的结论。     

为预报植物、群落和生态系统对二氧化碳浓度响应的模拟要求

大气CO_2升高的一个重要的直接效应是促进植物生长。为了了解和预报自然物种及生态系统对CO_2增加的响应,需要有新的或修正的模式方法。由于在未来100年内,大气中CO_2将增加1倍,有效的模式将成为预报响应(如生产率的变化,植物群落组成的变化及分离的碳含量的变化)的重要手段。作为研究CO_2对植被直接影响的综合计划的一部分,对模拟植物和生态系统响应的要求进行了讨讨,主要的要求是(a)一种模式的复杂程度要与一般的生态知识相适应,主要是CO_2响应函数的处理;(b)建立预报植物、群落和生态系统对CO_2响应的模式;(c)评价由CO_2决定的模式参数的敏感性和不确定性,次要的要求是建立评价模式所需的资料条件的框架。     

黄土高原植被改变对夏季当地气候影响的数值模拟

利用2003年6、7月份的资料及中尺度模式MM5V3.5,对当年夏季黄土高原地区的温度场和湿度场进行了模拟分析,结果表明:黄土高原地区植被覆盖改善,将使得当地夏季平均气温、地面温度降低,气温减小的最大值出现在植被改变的中心区域,最大值为0.6℃,其周边地区温度也是普遍降低的,而地面温度变化大于气温。这种变化主要发生在白天,夜间气温和地温的变化相对较小,夜间,平均地温甚至略有升高。在植被改善的地区,夏季平均气温和平均地温日较差均减小。植被覆盖改善后,空气湿度在白天和夜间均明显增加,白天增加量大于夜间,而影响范围则小于夜间。     

放牧对锡林郭勒典型草原退化影响初探

文章利用1952-2006年实际调查资料对围封和放牧条件下典型草原地上生物量、植物群落组成、数量特征、土壤含水量等进行对比分析,结果表明:与围封样地比较,放牧草场土壤下层水分明显减少,0～100cm土层水分减少12.5mm;植被生产能力下降,羊草和针茅的高度分别下降4.2％和5.2％,生物量减少14.9％和32.1％,群落总生物量下降29.2％,LAI减小22.2％.群落组成结构发生变化,多样性指数降低14.8％,退化现象比较明显.     

植被对云南气候要素影响的敏感性试验

利用MM5模式对云南两个具有代表性的强降水过程进行高分辨率模拟,通过下垫面植被的敏感性试验,考察云南气候要素(降水、温度、湿度、风等)对下垫面植被状况的敏感性,从而达到了解自然环境及人类活动在云南天气、气候及气候变化中的作用与影响,以期提高对未来天气、气候变化、环境变化及其对人类社会发展影响的预测和评估能力。试验结果表明,下垫面植被状况的改变对云南气候要素值的影响非常明显,这种影响一般在近地面至700 hPa之间;下垫面植被覆盖率的锐减,使云南降水范围、降水量、空气湿度急剧减小,温度、风力、蒸发能力、干旱指数迅速增大,加剧了云南的干旱化和沙漠化,最终将导致云南的天气气候和环境生态系统偏离本来的平衡状态和演变过程。但下垫面植被状况的改变对降水中心、冷(暖)中心、干(湿)中心位置影响不大。     

我国气候对植被分布和净初级生产力影响的数值模拟

基于0.5°×0.5°经纬网格分辨率的一个全球植被动态模式,利用全国676个雨量站点1961～2000年日资料在0.5°×0.5°网格上插值得到的降水和气温资料作为模式气候强迫,模拟研究了中国区域近40年来的植被动态变化,估算了当前中国区域陆地植被净初级生产力,并分析气候与植被净初级生产力的相关性。结果表明:模拟的植被分布时空格局与实际观测的对应关系良好,模拟与观测的叶面积指数总体上比较一致;植被初级生产力空间分布及总量(约为4.64×1015g.a-1(C))的模拟比较理想。对模拟结果分析显示降水是影响净初级生产力的主要气候因子,而在干旱、半干旱地区温度与植被净初级生产力存在显著负相关关系。研究表明该模式能够比较合理地模拟气候对植被年际动态和生产力变化的影响,对于进一步深入研究气候与植被相互作用是有意义的。     

嘉峪关不同下垫面小气候特征及其人体舒适度对比分析

本文通过分析嘉峪关不同下垫面的温度、湿度、风速等要素在不同季节细微差异,分析归纳了以戈壁,湿地,城市工业,园林绿地为代表的下垫面对小气候的影响贡献;并且以人体舒适度为指标,探讨分析园林绿地对宜居城市建设的贡献。结果表明:4种下垫面的气象要素在春季、夏季有显著或极显著差异,而秋季、冬季差异不显著;园林绿化区具有很好的降温、保湿、风屏等效应,对城市生态影响显著;四个区域平均舒适度,呈现湿地保护区>园林绿化区>城市热岛区>戈壁荒漠区的形势,园林绿化区舒适程度在5-9月明显大于其他下垫面;园林绿化区的降温、增湿效应能够有效缓解城市热岛,对改善城市热环境有着重要的作用和意义。