乌鲁木齐城市化进程对局地气候变化的影响研究

利用1976—2014年乌鲁木齐城区和郊区两个气象站的气温、降水、相对湿度和风速气象数据及1995—2014年乌鲁木齐市城市发展数据,运用线性趋势对比分析城区和郊区各气候要素的年际变化特征;采用相关分析法对城市化因子和气候要素进行了探讨。结果表明:城、郊区气温均呈明显的上升趋势,城区的年均气温高于郊区;城区降水量是郊区的3.93倍,增长速率是郊区的3.98倍;各年代城区相对湿度比郊区大,但呈下降趋势,郊区呈上升趋势;各年代郊区风速大于城区,郊区风速约为城区的2.35倍,均呈下降趋势。近20 a,乌鲁木齐城市化进程加快,对局地气候影响明显,其中对平均气温和相对湿度的影响最为显著。     

近50 a来北京市气温和降水的变化

利用1961—2008年北京11个台站的气候观测资料,分析了过去48a北京城区、郊区的气温和降水变化趋势。结果表明：在这48a中,北京城区、郊区的年平均温度都呈明显上升趋势,城区比郊区上升幅度更快;本地年降水量呈下降趋势,且城区下降幅度比郊区明显。说明在全球变暖的背景下,北京的气温和降水的变化趋势相反;通过城区和郊区、平原站和高山站的比较可以看出,城市的热岛效应增加了变化幅度。     

1960—2009年北京地区城市化背景下蒸发皿蒸发量的时空变化

利用1960—2009年北京地区20个气象台站的观测资料,分析了北京城区和郊区蒸发皿蒸发量的季节和年际变化趋势和特点,并探讨了城市化对北京地区局地气候的影响。结果表明:近50 a北京地区蒸发量有明显减小趋势,城区和郊区变化趋势分别为-88.1 mm/10a和-76.0 mm/10a。受城市化影响,北京城区蒸发量的变化主要与降水、日照时数、最低气温、气温日较差和平均风速的变化有关;郊区蒸发量的变化主要受相对湿度、日照时数、平均风速和空气饱和差的变化影响。总体而言,相对湿度、日照时数、最低气温、气温日较差和平均风速的变化对北京地区蒸发量的变化有显著影响。     

济宁市城市化对气温的影响

利用1981—2010年济宁及周边郊区3县台站的气温资料,研究分析了济宁城区、郊区的气温变化趋势和特点,并探讨了城市化发展对济宁城郊温度的影响。研究发现：（1）近30a来,尽管济宁城区、郊区最高气温、年平均气温、最低气温均呈显著增加趋势,且增温幅度依次增大,但城、郊气温增幅有所差异。其中,年平均气温、最低气温增温幅度郊区高于城区,而最高气温增幅二者相差不大,这表明城市化发展对最低气温的影响最大。此外,一年之中城、郊增暖均表现为：冬季、春季增幅最大,秋季次之,夏季最弱,且城、郊温差逐渐缩小;（2）济宁城市热岛强度总体呈上升趋势,但不同年代、不同季节变化趋势不尽相同。其中,1980年代热岛上升微弱,总体低于平均水平,而1990年代维持在一个较高的水平,2000年以后又明显下降;除秋季外,热岛强度均呈现缓慢上升趋势,其中冬季最强,夏季最弱。城市热岛效应具有明显的季节和日变化特征,表现为：冬半年明显高于夏半年,白天明显低于夜间;（3）济宁市区人口和建成区面积与城市热岛具有很大的相关性,两者的相关系数分别为0．81和0．75。     

北京城区与郊区雷暴气候特征及其变化对比分析

利用1961～2007年北京雷暴资料,采用气候倾向率、多项式曲线拟合和Morlet小波分析方法,对北京城区与郊区雷暴气候特征及其变化趋势进行了对比分析。结果表明:1）北京地区雷暴具有明显的月和日变化特征,5月是突增期,9月是陡减期,7月为峰值期。2）初雷日期提前、终雷日期推后和雷暴期延长的趋势,都以城区最为明显。3）城区与郊区年雷暴日数有着截然相反的变化趋势。郊区年平均雷暴日数虽多,但年雷暴日数表现为波动式减少的趋势;城区年平均雷暴日数虽少,但年雷暴日数却呈现出波动式增加的趋势。城区雷暴日数增多趋势可能与城区增温效应以及相对湿度≥85％的日数增加有关;郊区雷暴日数减少可能与其相对湿度呈明显的下降趋势有关。4）城区与郊区年雷暴日数的变化具有多重周期性,其中16～18年的长周期和3～5年的短周期特别明显。       

近48年城市化发展对北京区域气候的影响分析

利用1961～2008年北京12个台站的气候观测资料, 研究分析了北京城区和郊区气温、降水、相对湿度、风速的年际和四季变化趋势及特点, 并探讨了城市化发展对北京区域气候的影响。结果表明: 近半个世纪以来, 平均气温上升明显, 其中尤以冬季最为突出, 而夏季最弱。通过气温变化的年代比较发现气温增加有加快的趋势, 尤其是城市地区, 导致热岛效应不断加强, 特别是1990年代以后增幅更加明显。最高和最低气温在近48年来也都呈上升趋势, 且城市化发展对最低气温的变化影响最大, 其次是平均气温, 对最高气温影响最弱。而降水有减弱的趋势, 尤其是夏季的降水减弱最为明显。城区的风速和湿度都呈减小的趋势, 这与城市化的加剧, 尤其是下垫面的变化有密切的关系。     

1960—2009年北京地区城市化背景下蒸发皿蒸发量的时空变化

利用1960—2009年北京地区20个气象台站的观测资料,分析 了北京城区和郊区蒸发皿蒸发量的季节和年际变化趋势和特点,并探讨了城市化对北京地区局地气候的影响。结果表明：近50 a 北京地区蒸发量有明显减小趋势,城区和郊区变化趋势分别为-881 mm/10a和-760 mm/10a。受城市化影响,北京城 区蒸发量的变化主要与降水、日照时数、最低气温、气温日较差和平均风速的变化有关;郊区蒸发量的变化主要受相对湿度、日照 时数、平均风速和空气饱和差的变化影响。总体而言,相对湿度、日照时数、最低气温、气温日较差和平均风速的变化对北京地区 蒸发量的变化有显著影响。     

北京地区大气湿度变化及城市化影响分析

应用北京20个常规气象站1976—2015年逐日观测及同期北京城市发展数据,并借鉴一个新的城、郊区代表站点分类方法,分析了北京地区相对湿度的分布、变化特征及其对城市化的响应。结果表明:(1)北京地区相对湿度的空间分布不均匀,城市化发展早期相对湿度的分布主要受地形影响,城市化程度较高的年代城市效应的影响更为明显,(2)近40年来北京地区平均相对湿度呈现下降趋势,线性倾向率为-0.9%·(10 a)~(-1)。城区相对湿度的下降速率比郊区大,城、郊差异主要表现在20世纪90年代以后;(3)近40年来北京城市干岛强度呈上升趋势,线性倾向率为1.3%·(10 a)~(-1),城市干岛效应在季节分布上以冬季为最强,秋、春季次之,夏季较弱。检验表明自1995年以来北京干岛效应呈现出更为明显的增强趋势;(4)北京城市干岛效应与城市化进程有密切联系,其与北京城市化率及城市热岛强度之间具有显著的高相关性,相关系数分别高达0.87和0.86。     

城市化对北京地区日照时数和云量变化趋势的影响

利用1961～2008年北京城区和郊区12个台站的气候观测资料,采用趋势分析和累积距平的方法,研究了北京城区和郊区近48年的日照时数、总云量及低云量的年际和四季变化趋势,并探讨了城市化进程对日照和云量变化的影响。结果表明：近48年来,城区的总云量和日照时数呈减少趋势,但低云量呈增加趋势;郊区的总云量和低云量呈增加趋势,而日照时数呈减少趋势;具体到年代变化,1980年代初以后,城区总云量呈减少趋势,且1990年代减少的趋势最为明显,2000年后,城区总云量变化发生逆转,呈显著增加趋势。对于低云量,1960年代到1980年代,城区郊区低云量呈波动减少趋势,而1990年代到2000年代后呈波动增加趋势。对于日照时数,1960年代到1980年代城区郊区日照时数均呈增加趋势,1990年代至2000年代则呈明显减少的趋势。低云量与日照时数表现出明显负相关特征,这与北京城市化发展对区域气候的影响有密切的关系。     

1971—2010年京津冀大城市热岛效应多时间尺度分析

利用1971—2010年均一化的京津冀区域逐日气温数据与质量控制后的2011年自动站逐时气温数据,分析了北京、天津和石家庄热岛效应的多尺度时间变化特征。结果表明,三个城市平均、最高和最低气温的热岛效应呈非对称性特征,最强为最低气温的热岛效应,其次为平均气温的热岛效应,最弱为最高气温的热岛效应。北京平均气温的热岛效应最强,其次为天津,石家庄相对较弱,石家庄平均气温的热岛效应近40年呈显著上升趋势,每10年达0.13℃。石家庄最高气温的热岛效应最强,其次为北京,最小为天津,近40年北京最高气温的热岛效应呈缓慢上升趋势,每10年增加0.06℃,石家庄变化不明显,天津呈微弱下降趋势。最低气温的热岛在北京最强,其次为天津,最小为石家庄,近40年最低气温热岛效应天津呈明显上升趋势,每10年增加0.18℃,其次为石家庄,北京呈微弱下降趋势。三个城市的平均气温、最低气温的热岛效应季节变化通常表现为夏季较弱,冬季最强。三个城市最高气温的热岛效应季节变化差异较大,北京10月热岛效应最弱,其他月份变化不大;天津热岛效应6月最弱,在1或12月最强;石家庄4和5月热岛效应最强,10月热岛效应最弱。由2011年自动站数据得到的平均气温热岛效应与1971—2010年的40年平均得到的平均气温的热岛效应季节变化具有类似的规律。2011年自动站热岛效应在一天中表现为白天热岛强度较低,而夜间热岛强度较高。