三维有云大气辐射变温率数值模拟研究——邻云辐射效应

大气数值模式普遍采用一维辐射传输模型,无法表征有云大气中的三维辐射传输过程,从而影响数值模拟乃至数值天气预报的准确性。为评估这种不确定性,研究了水平云体间的三维辐射相互作用及其改变云体热力结构的规律,力求为改进数值模式辐射计算方案提供理论依据。选取I3RC PhaseⅡ的典型积云场和层积云场作为试验对象,将云场中心区域云体视为目标云体,周围云体为邻近云体,采用宽带三维辐射传输模式SHDOM模拟长波和短波辐射变温率的空间分布,定量阐明邻近云体对目标云体热力结构的影响。结果表明,邻云在长波区域对目标云体主要起辐射保温的作用,目标云体增温区域集中于邻云一侧的云体表面层,增温强度与云覆盖率和云间距离倒数成正比,最高可达3.08K/h,云体增温的厚度与目标云体液态水含量成反比;在短波区域,邻云同时起散射增温和遮蔽降温的作用,太阳垂直入射时,散射增温效应较弱,变温率空间差异小;当太阳天顶角增大后,遮蔽降温效应逐步起主导作用,造成目标云体被邻云遮挡一侧的表面层明显降温,峰值可达-1.72K/h,数值上甚至超过邻云长波增温效应。总之,邻近云体可以明显改变目标云体的变温率空间分布,引入三维邻云辐射效应对改进大气数值模式辐射计算方案具有重要意义。     

植被与不透水面的降温和增温效率分析方法

基于遥感的城市热环境研究通常通过分析植被、不透水面和地表温度（Land Surface Temperature, LST ）的关系来进行。虽然植被的降温作用和不透水面的增温作用已受到普遍认可,但缺少针对降温和增温效率的定量研究,本研究采用地表降温率（Land Surface Cooling Rate, LSCR）和地表增温率（Land Surface Warming Rate, LSWR）量化植被降温效率和不透水面增温效率并对2017年江苏省南京市城市热环境进行分析。以Landsat 8 OLI 4期遥感影像为数据源,利用线性光谱混合分析法（Linear Spectral Mixture Analysis,LSMA）获取亚像元植被覆盖度（Fractional Vegetation Coverage, FVC）、不透水面覆盖度（Impervious Surface Percentage, ISP）并利用高分Google影像进行精度验证。结合地表温度（Land Surface Temperature, LST）反演结果计算各季总体LSCR和LSWR,分析不同LST对总体LSCR和LSWR的影响。最后,将FVC和ISP分别按照阈值平均划分为4个区间,计算各区间的LSCR和LSWR,并在此基础上分析不同区间LSCR和LSWR的变化情况。研究结果表明： ① LST与整体LSCR、LSWR正相关,夏季植被降温效应和不透水面增温效应最强,LSCR和LSWR分别为5.6%和5.1%;② 夏季各区间LSCR与FVC正相关,FVC为75%~100%时LSCR达到最大值7.5%;各区间LSWR与ISP负相关,ISP为75%~100%时LSWR达到最小值2.4%;③ 当FVC为0~25%,ISP为75%~100%时,可以充分发挥植被的降温效应,抑制不透水面的增温效应,是最佳的植被和不透水面组合方案。本研究采用的LSCR和LSWR分析方法可以从抑制地表温度上升的角度选择最佳的FVC和ISP区间,未来可基于此横向对比不同城市,并结合纬度、地形、气候、树种等因素对LSCR和LSWR的影响,进一步探索LSCR和LSWR的影响因子和变化规律。     

塑料遮阳网大棚小气候观测与分析

通过3个晴天，对遮阳网大棚风小气候进行观测，结果表明，黑色SZW＝12型蔗阳网遮光率为53％－77％，平均为69％；对降低土壤温度十分明显，0，51，0cm降温幅度分别为：1．0－11．9℃，0.8-6.2℃，0.7-5.2℃，平均降温分别为5．6℃,3.8℃，3.3℃；而对棚内气温降低作用不明显，只有0．30m以下气层平均降低0．4℃；0.50,1.00,1.50m气层比棚外高0．2－0．9℃，并有逆温现象。此结果可为花卉度夏，超常蔬菜育秧管理提供气象依据。     

1960—2015年中国冬半年极端降温过程事件的时空演变特征

利用1960-2015年中国2 474个站点的逐日最低气温资料,采用REOF方法将中国分为7个区域,通过对每个区域内所有站点降温阈值进行平均,得到了7个降温阈值。当某区域内测站单日降温幅度超过区域平均阈值时,认为该测站发生一次极端降温事件。7个区域降温平均阈值各异,总体呈北大南小特征,最大降温-10.6℃,最小-7.6℃。根据上述定义,研究了中国冬半年极端降温过程事件的时空演变特征。结果表明：极端降温事件发生频数呈北多南少的空间分布。北部地区存在多个频发中心,在42°N和35°N附近存在两个高频发生带。南部地区频数呈一定的带状分布,在25°N附近发生该事件的频率亦高于南部其他地区。近56 a来,极端降温事件频数变化总体呈减少趋势,前期较明显,中后期趋于稳定。各年代频数的空间分布基本一致,但前期总体表现为北部增多。而在1990s则转变为南负北正的空间分布,后期中部及沿海地区发生了趋势符号的年代际改变。进一步分析表明,各区域极端降温频数突变的年份均不一致且突变前后的频数存在较大差异。这些结果可为深刻认识极端低温事件的变化规律和气候预测提供线索。     

降温降水对池塘水环境影响及诱发鳜鱼疾病的研究

探讨气候变化（降水、降温）与养殖鳜鱼（Ｓｉｎｉｐｅｒｃａ ｃｈｕａｓｔｓｉ）池溏主要水生态因子关系问题。结果表明，降水、降温会引起藻类种群的改变，进而溶氧变化，最终影响鱼的健康，低溶氧是诱发鳜鱼疾病的首要水化因子。所以，气侯变化是生态因子变化继而诱发鳜鱼疾病的催化剂。水中营养盐浓度影响藻类生长。     

云南楚雄州霜冻天气分析

通过分析楚雄州1980—2008年楚雄州出现的91次霜冻灾害天气,得到楚雄州霜冻天气出现的时间、空间以及地理分布规律,统计该91次天气过程的影响系统及影响频率,得到霜冻天气的影响系统分类。同时通过分析2009年3月14日的霜冻灾害天气,发现西风槽东移后整个高原突转为西北气流控制引导冷空气南下,冷平流的输送从高层延伸到中低层是产生＂3.14＂严重霜冻的主要原因。另外,低层冷高压控制,水汽辐合稀少,天气晴朗辐射降温也是霜冻产生的重要原因。     

连续降温对大菱鲆成鱼代谢机能的影响

为了探寻连续降温对大菱鲆成鱼血清、肝脏及肌肉能量代谢等指标的影响,将大菱鲆从正常养殖水温18℃快速连续降温至1℃,并在18℃、13℃、8℃、5℃、3℃和1℃共计6个温度点取血采样,分别测定血清中的总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、总胆红素(TBIL)、血糖(GLU)以及肝脏中的糖原和肌肉中的乳酸等指标,实验数据采用SPSS 17.0统计软件进行单因素方差分析。结果发现,随着温度降低,大菱鲆的血清TP浓度呈先下降后升高的趋势,且在13℃和3℃时出现显著性差异(P<0.05);血清ALB浓度则呈现升高趋势,在3℃时显著高于1℃(P<0.05);血清TC浓度呈现升高趋势,且3℃时显著高于18℃(P<0.05); GLU浓度呈先降低后升高趋势,且8℃时显著高于13℃(P<0.05);尿素浓度呈先降低后升高再降低趋势,且8℃时显著高于1℃(P<0.05);肝糖原浓度在各温度之间无显著差异(P>0.05);肌肉中乳酸含量呈先升高后降低趋势,且5℃时显著高于18℃(P<0.05);其余指标则无显著性差异(P>0.05)。结果表明：当温度在18℃～8℃时,降温对大菱鲆体内代谢影响不大;当温度降到8℃～3℃时,大菱鲆体内开始出现应激反应;当温度继续降低至1℃时,大菱鲆体内的各种代谢基本处于停滞状态。     

约束混凝土梁的升降温全过程弯矩分析

利用SAFIR程序,开展了约束混凝土梁的升降温全过程梁端弯矩分析;考察了转动约束刚度比、轴向约束刚度比、截面尺寸、荷载比、全截面配筋率和升温时间等参数对梁端弯矩的影响规律,并与单调升温时的相应规律进行对比,给出了梁端弯矩的实用计算方法。研究结果表明：对于先升温、后降温的约束混凝土梁梁端弯矩的变化,总体表现出与单调升温类似的特征,主要区别在于后期因降温作用而呈现出缓慢降低的趋势;转动约束刚度比对梁端弯矩的影响集中在升温前期,在此时段内,梁端弯矩随着转动约束刚度比的增加而增大,但增幅逐渐趋缓;升温后30min以内,轴向约束刚度比的改变对梁端弯矩几乎没有影响;之后,梁端弯矩随着轴向约束刚度比的增加而逐渐减小。     

基于遥感和GIS的城镇居住区绿化与热岛改善效应研究

鉴于城镇居住片区的气象观测站点非常有限,不能客观分析城市面上热力分布状况之缺陷,采用卫星与地面同步或准同步的观测方式,研究建立卫星光谱与地面气温之间的遥相关模式,达到对卫星气温的定量反演。同时,采用卫星与多因子资料相结合的方法,通过研制设立城镇居住片区GIS综合分析模式和实用评估方法,对上海近年城镇居住片区的地面介质和温度分布关系以及绿地的降温效果进行较系统研究和精细化分析,结果表明:城镇居住片区植被平均温度普遍低于片区内平均温度,更低于片区内最高温度。通常片区植被平均气温比片区最高气温最大可低1.19 ℃,比建筑、道路广场的平均气温最大可低0.67 ℃、0.55 ℃。片区植被比例与温度呈反比例态势,而道路广场、建筑用地比例与温度呈正比例态势。城镇居住片区植被比例高则温度低;建筑、道路所占比例高则温度高。      

北方供暖,空气污染“警钟”响起

正几场寒流过后,我国北方地区气温骤然下降,东北和西北局部地区已经开始飘起雪花。受冷空气影响,北方一些地区降温幅度较大;为应对寒冷天气,多个城市已提前进入采暖期。有暖气的冬天开始不再难熬,然而由于目前整个北方地区的采暖主要依靠燃煤,随之而来地进入了雾霾多发期,北京、天津、石家庄、辽宁沈阳、吉林长春、内蒙古呼和浩特等地频现"雾霾围城"的天气。