植被区面积对局地气候影响的数值研究

用一个三维模式实施了５个数值试验，研究了植被覆盖与裸土之间的非均一性对局地气候的影响。结果指出：存在着一个最适宜的植被区面积Ｓ＿ｃ，当Ｓ＝Ｓ＿ｃ，这种非均一性激发的上升运动最强，上升气流区的空间范围最大。     

局地云量变化气候效应的数值模拟

本文用统计得到的东半球夏季平均云量资料，利用改进的云－辐射计算模式，在三维有限区域模式中模拟局地云量变化的气候效应。模拟结果表明，高原地区和热带辐合带云量变化造成的气候效应都主要表现在青藏高原地区。在低反照率时，高原地区云量减少使该地区地表加热，引起高低空气压系统加强；高反照率时结果相反。热带辐合带云量减少会引起青藏高原地区降温和气压系统减弱。     

成都城市化发展对局地气候的影响

为研究成都地区城市化对局地气候的影响,利用新一代中尺度数值模式WRF,将不同时期下垫面土地利用类型作为控制试验和敏感试验的模拟条件,探讨了下垫面改变对成都市夏季和冬季城市化效应的影响。结果表明：城市下垫面对夏季中心城区的地表气温升高有显著影响,敏感性试验表明,下垫面的改变引起成都地区夏季28℃以上的高温区域扩大并向东北和西南扩张,且城区的外扩导致周边区域地表气温升高。冬季成都地区常为多云天气,能到达地面的太阳辐射较夏季大大减小,城市化导致的升温作用没有夏季显著。城市化作用使城市上风区降水量以减少为主,下风区降水量以增多为主,城市化使得发生强降水的概率增加,并且强降水在空间分布上更集中在城市下风区。     

灌溉对局地气候的影响

基于局地气候的变化与灌溉面积的大小和强度的密切关系,概述了大面积灌溉使温度降低并且诱发局地降水、对云和局地灾害性天气的影响等方面的研究进展。结果表明：1）灌溉对局地气候的研究一直为人们所关注,这方面的研究一直在持续,并且随着新的数据和技术手段的发展,认识也在深入;2）大部分研究结论支持灌溉区温度降低、云量和降水量增加、灾害性天气也有所增加的观点;3）我国在这方面的研究始于20世纪80年代末,虽然起步较早,但研究缺乏连续性和系统性。     

兰州城市化发展对局地气候的影响

研究了兰州气候变化特征及其城市化发展对局地气候的影响，发现８０年代之后，兰州平均温度相对于６０－７０年代平均气温的上升幅度是全省平均气温上升幅度的近４倍，其他要素的年、季变化均表出明显的特征。     

城市化对重庆市主城区局地气候的影响

利用气温、降水量、相对湿度、日照时数等气象资料,以及土地利用资料和空气质量资料,分析了重庆市主城区1970—2019年各气象因子的变化趋势,以及城市化进程对局地气候变化的影响。结果表明：气候变化背景下,重庆市主城区呈温暖化、干燥化趋势,城市化加剧了这一趋势,并导致降水波动性增大,极端降水事件增多。主城区的城市化气候效应强度均呈上升趋势,夏季上升趋势最明显,其中热岛强度和雨岛强度变化显著,市区气候受城市化影响高于近郊。热岛效应、干岛效应的出现主要由热排放和土地利用面积的增加导致,气温的上升与建设用地的扩张对雨岛强度的增加作用明显,空气质量的改善及气温升高有效削弱了市区的暗岛强度。为减缓城市化带来的气候风险,应进一步优化城市能源、产业结构,保护水体、绿地等自然下垫面,建设海绵城市与地下水库工程。     

森林下垫面陆面物理过程及局地气候效应的数值模拟试验

文中基于大气边界层和植被冠层微气象学基本原理 ,建立了一个森林植被效应的陆面物理过程和二维大气边界层数值模式。并应用该模式进行了植被和土壤含水量等生物和生理过程在陆面过程和局地气候效应方面的数值模拟试验。所得数值模拟试验结果与实际情况相吻合。结果表明 ,应用该模式可获得植被温度、植被冠层内空气温度、地表温度日变化特征 ;森林下垫面大气边界层风速、位温、比湿、湍流交换系数的时空分布和日变化特征。该模式还可应用于不同下垫面 ,模拟陆面物理过程与大气边界层相互作用机制及其局地气候效应的研究 ,这将为气候模式与生物圈的耦合研究奠定一个良好的基础。     

梵净山对局地气候的影响分析

利用梵净山周围6个基本气象站1971--2010年气温、降水、相对湿度和梵净山自然风景区部分区域自动气象站2005--2010年气温、降水等气候平均资料,就梵净山脉对局地气候的影响进行初步分析研究,结果表明：梵净山东、西坡气候差异与海拔高度、坡向有关,高大的山脉造成它的东西两侧丘陵地的气温和降水的差别较大,形成不同的气候类型,东南坡多雨,冬温低而夏季炎热,西北坡少雨,冬温高而夏季炎热;梵净山的降水随高度增加,其最大降水量对应高度在1700m左右;气温随地势增高而降低,年平均气温的垂直递减率为0．50—0．56℃／100m;梵净山脉对东北方入侵贵州的冷空气的阻挡作用,可使梵净山东西两侧温差达4℃以上,西侧降温具有明显的滞后效应,滞后时间达8h以上。     

局地暴雨增强数值预报模式的试验研究

局地暴雨增强数值预报模式是建立在适用于地方微机上可实现的区域数值预报业务系统。该模式由兰州高原大气所引进本台并同时开展数值模式的对比试验，并且在１９９４年６月１５日－７月１５日梅汛期中进行试验，结果表明：模式运行正常可靠，计算稳定，对降水具有一定的预报能力。     

陕北黄土高原中部生态修复对局地气候的影响

利用陕北黄土高原2000—2019年MODIS产品的MOD13Q1数据，定边、安塞、志丹、子长、延安气象站1990—2019年月（年）平均气温及最高（最低）气温、降雨量、降雨日数等资料，通过差值（比值）、相关系数、线性回归等方法，对陕北黄土高原生态修复显著区（志丹、安塞、子长、延安）和非显著区（定边）在生态修复前（1990—1999年）和生态修复中（2000—2019年）的气象要素变化进行了对比分析。结果表明：（1）生态修复中显著区、非显著区的归一化植被指数随年份以0.123、0.081/10 a增加，显著区的气温上升速率为非显著区的1.5倍；显著区和非显著区年平均气温分别以0.164、0.467 ℃/10 a速率上升，平均降雨量分别以39.95、25.56 mm/10 a的速率增加，显著区较非显著区升温明显缓慢，但平均降雨量的增加速率明显大于非显著区。（2）生态的显著性修复在2012年之后对年平均气温上升的抑制作用凸显，显著区和非显著区年平均气温差值出现突变发生在2013年，此年为生态修复对年平均气温影响的关键时间点；生态修复显著区在植被生长季（4—9月）对年平均气温上升的抑制较为明显，7月最为明显，显著区较非显著区年平均气温降低了1.05 ℃；对最高气温的抑制出现在7—8月，对最低气温的抑制出现在5—6月。（3）生态修复中（2013—2019年）显著区的降雨日数较修复前明显偏少近6 d，其减少主要是小雨日数的减少，中雨以上的降雨日数均随着生态修复的开展呈增加趋势；显著区植被生长季降雨量增加最为明显，降雨量的增加主要表现为中雨以上降雨日数的增加；1—7月随着植被覆盖度不断增加，显著区与非显著区不同等级降雨日数差值逐渐增大，7月达到最大，8—12月，随着植被覆盖度不断降低，降雨日数的差值又逐渐减小。     

土壤类型变化对区域气候影响的数值试验

利用地气耦合区域气候模式研究了我国华北和西北部分地区土壤类型变化的区域气候效应，着重分析了土壤类型变化对海平面气压场、近地层气温和湿度、土壤温度、边界层风速、垂直运动以及地面能量平衡和转换关系的影响，所得结果可为我国北方干旱半干旱地区土地资源的合理开发和利用提供一定的气候依据。     

INFLUENCE OF SOIL MOISTURE AND VEGETATION ON CLIMATE CHANGES INDUCED BY THERMAL FORCING

A land-process scheme has been incorporated in a vertical one-dimensional time-dependent atmospheric modeland numerical experiments have been performed with the coupled model to examine influences of soil wetness and vege-tation on climate changes associated to thermal forcing.It is showed that response of land-surface temperature to thethermal forcing becomes small with increase of soil water content and vegetation cover.Furthermore,the response ismore obvious in arid climate region than in humid one.The result also shows that there exist two patterns of corre-sponding relation between variations in air temperature and humidity on the land surface in response to hydrologic andthermal focing.     

气候变化对海南岛旅游气候舒适度及客流量可能影响的分析

选取温度、湿度、日照、降水、风速等相关的气象要素,建立表征海南岛旅游气候的舒适度的旅游气候指数计算模型,利用1981—2010年海南岛气候数据和RCP4.5情景下的预估数据,分析1981—2010年、2011—2040年、2041—2070年海南岛旅游气候指数的空间分布规律。结果表明:表征海南岛旅游气候舒适度的旅游气候指数在不同月份发生明显变化;2011—2040年、2041—2070年海南岛旅游气候指数在温度和降水增加的情况下,与1981—2010年平均水平相比,1月适合旅游活动的舒适水平提高,TCI指数大于70的分布范围增加;在4、7、10月,适合旅游活动的舒适水平降低,TCI指数小于59的分布范围增加。同时选取吸引指数和旅游气候指数,选择海南岛5个旅游客流量较大的海口、三亚、万宁、儋州、五指山,建立海南岛气候-旅游流模型;利用RCP4.5预估数据,在假定旅游吸引指数不改变的情况下,以海南岛的热点城市海口、三亚为例,分析了气候变化情景下旅游气候指数的变化对各月客流量的影响情况,结果表明:随着旅游气候指数的减小将导致该月接待过夜游客数量呈下降趋势。     

气候变化对小麦生产影响的数值模型研究

在未来气候变化对作物影响的研究基础上,分析未来不同气候情景对南京地区小麦生长发育、产量形成的影响,并考虑了紫外辐射变化的影响。采用数值模拟方法具体估算了温度升高、降水变化、ＣＯ２ 浓度上升及紫外辐射增强对南京地区小麦产量的影响。计算结果表明：未来ＣＯ２ 增加可提高小麦产量,气温升高、降水变化及紫外辐射增强均使得小麦产量有所降低。     

A NUMERICAL STUDY ON THE INFLUENCES OF URBAN PLANNING AND CONSTRUCTION ON THE SUMMER URBAN HEAT ISLAND IN THE METROPOLIS OF SHENZHEN

By means of the regional boundary layer model (RBLM), a study on the influences of the urban planning and construction on the summer urban heat island (UHI) in the metropolis of Shenzhen is performed. In the study, the current summer UHI distribution, the influences of the increasing high-density construction and the energy consumption on the summer air temperature distribution, and the influences of the urban ventilation corridor on the summer air temperature distribution are numerically analyzed. Some conclusions are drawn in the light of the study: (1) The summer UHI is more obvious in day time than that in night time in the summer of Shenzhen, and the maximum values of UHI intensity in the day time appear in the areas with high-density construction, which are located in Nanshan, Futian and Luohu and western Bao′an districts. (2) The increase of construction density and energy consumption in the urban area will lead to the increase of temperature near the ground, and the increase of temperature at nighttime is more obvious than that at daytime. (3) The ventilation corridor can effectively reduce the UHI intensity and can be taken as a method to eliminate the negative climatic effect caused by the increase of high-density construction and energy consumption in the future.     

NUMERICAL SIMULATION OF THE INFLUENCE OF VEGETATION COVER FACTOR ON BOUNDARY LAYER CLIMATE IN SEMI-ARID REGION

A numerical model has been developed for simulating land-surface processes and atmosphericboundary layer climate of vegetation and desert in semi-arid region.Dynamically,thermal andhydrological processes take place in the atmospheric boundary layer.Vegetation and surface layerof soil are included in the soil-vegetation-atmosphere coupled system,in which,vegetation isconsidered as a horizontally uniform layer,soil is divided into 13 layers and the horizontaldifferences of variables in the system are neglected.The influence of local boundary layer climateby vegetation cover factor is simulated with the coupled model in the semi-arid region of NorthwestChina (around 38°N,105°E).Results indicate that due to significant differences of water andenergy budgets in vegetation and desert region,the air is colder and wetter over the vegetation andcorrespondingly an obvious local circulation in the lower atmosphere is formed.Simulating results also show that maximum updraft and downdraft occur around thevegetation-desert marginal area,where the dynamical and thermodynamical properties of PBL(Planetary Boundary Layer) are uncontinuous.It is stronger at daytime,weaker and reverse atnighttime.In the simulation,the moisture inversion phenomena are analyzed.Finally.theinfluences of vegetation cover factor exchange on local boundary layer climate are simulated.Thesimulating results bring to light that water may be conserved and improved by developing treeplanting and afforestation,and improving cover factor of vegetation in local ecoenvironment,andthis is an important way of transforming local climate in arid and semi-arid area.Results indicatethat the coupled model can be used to study the soil-vegetation-atmosphere interaction and localboundary layer climate.     

CSU－RAMS模式在区域气侯模拟中的应用

将ＣＳＵ－ＲＡＭＳ（中尺度）数值模式改造成“区域气候数值模式”以及进行区域气候数值模拟的试验研究。说明将有限区域中尺度数值模式与ＧＣＭ模式嵌套区域气候数值模拟研究上能够取得有意义的结果,它能在一定程度上改善ＧＣＭ模式的不足,可以更为细致地描述大气环流的变化特征,是了解区域气候变化的有效方法之一。     

CSU－RAMS模式在区域气侯模拟中的应用

将ＣＳＵ－ＲＡＭＳ（中尺度）数值模式改造成“区域气候数值模式”以及进行区域气候数值模拟的试验研究。说明将有限区域中尺度数值模式与ＧＣＭ模式嵌套应用到区域气候数值模拟研究上能够取得有意义的结果。它能在一定程度上改善ＧＣＭ模式的不足。可以更为细致地描述大气环流的变化特征,是了解区域气候变化的有效方法之一。     

INFLUENCE OF SOIL MOISTURE AND VEGETATION ON CLIMATE CHANGES INDUCED BY THERMAL FORCING*

A land-process scheme has been incorporated in a vertical one-dimensional time-dependent atmospheric model and numerical experiments have been performed with the coupled model to examine influences of soil wetness and vegetation on climate changes associated to thermal forcing.It is showed that response of land-surface temperature to the thermal forcing becomes small with increase of soil water content and vegetation cover.Furthermore,the response is more obvious in arid climate region than in humid one.The result also shows that there exist two patterns of corresponding relation between variations in air temperature and humidity on the land surface in response to hydrologic and thermal focing.     

风应力的旋转和辐散分量在ENSO循环中作用的数值试验研究

将 1 960～ 1 991年的月平均 FSU风应力资料分解为旋转部分和辐散辐合部分 ,分别用以强迫模式海洋。所用的模式为一个 2层热带太平洋区域海洋模式。结果表明 ,就季节变化而言 ,不论是用旋转分量还是散合分量强迫海洋 ,都不能产生合理的冷舌 ,哪怕将旋转或散合分量放大一倍或缩小二分之一 ,也不能使冷舌的强度和分布得到合理的改善。若采用气候平均的含有季节变化的风应力 (未对旋转和辐散分量进行分离 ) ,则可产生与实际相符的海表温度分布。在此基础上 ,分别叠加旋转和辐散分量的年际异常部分 ,通过对海洋的强迫 ,可产生海表温度异常。在年际异常旋转分量的强迫下 ,可产生较强的 SSTA振荡且具有明显的 ENSO周期 ;而在辐散辐合年际异常风应力的强迫下 ,则产生较弱的 SSTA,且振荡频率较高 ,ENSO周期不很明显。这些结果说明 ,风应力的涡旋和辐散辐合分量在海温季节变化和年际变化的形成中具有不同的作用 ,即合理的冷舌分布需要风应力旋转分量和散合分量同时作用于海洋方可产生 ,而仅有异常风应力的旋转强迫就可产生合理的 EL Nino/ La Nina现象。同时 ,风应力的辐散辐合分量在海洋平均状态的形成过程中是重要的 ,但在 EN-SO过程中就对海洋的作用而言则不如旋转分量重要。