长沙市城区热岛时间分布特征分析

为了研究长沙市城区的热岛特征及变化规律,利用长沙市城区和郊区气象观测站的观测数据,通过统计分析,对长沙市城区热岛强度时间分布特征进行了研究。结果表明：（1）21年间（1988-2008年）长沙市平均热岛强度为0.92℃,年均变化在0.76~1.46℃之间。（2）热岛强度的季节变化规律是秋、冬季强,春、夏季弱。（3）热岛强度日变化表现为夜间比白天强;夏季整天存在热岛现象,其他季节表现为快速形成和快速消失的现象。结论表明：长沙市热岛强度的年变化与城市建设的进程相一致;近20年来,长沙市城区和郊区的气温同步增高,同时热岛强度越来越大,说明全球气候变暖加剧了城市热岛效应,同时也是人类活动结果的影响。     

城市化发展对相对湿度的影响——以济宁市为例

为了研究济宁城市化发展对相对湿度的影响,利用1981—2010年济宁及周边郊区3县（兖州、汶上、嘉祥）台站的相对湿度资料,研究分析了济宁城区、郊区的相对湿度变化趋势和特点。在此基础上,探讨了城市化发展对济宁城郊相对湿度的影响。研究发现：（1）济宁城区、郊区1981—2010年相对湿度有相同的年际变化趋势,均呈现减少趋势。其中,相对湿度在春季和秋季减幅最大,且郊区相对湿度的降低速度高于城区,意味着济宁城区和郊区正逐步暖干化。（2）近30年来,济宁市在年平均相对湿度上表现为明显的干岛现象,且呈上升趋势,在20世纪90年代较为突出,2000年以后城市干岛现象虽高于平均值,但呈现明显的下降趋势。（3）济宁城市干岛效应具有明显的月季变化特征和四季变化特征：即冬半年明显高于夏半年。四季干岛强度均有加强的趋势,春秋季节最强,夏季最弱,冬季居中,四季均表现为1991—2000年热岛强度较强,2000年以后热岛效应有所减缓,与年度变化一致。济宁在2时、8时、14时、20时4个时刻的年平均上都反映了干岛效应,2时的干岛强度最大,而在午后14时干岛强度是最小。     

重庆2006年夏季特大干旱期间的NDVI与城市热岛

为了深入了解特大干旱期间的城市热岛现象和规律,以MODIS遥感资料和重庆市主城及其周边地区的自动气象站观测资料为基础,探讨了2006年夏季重庆市特大干旱期间的植被指数NDVI和城市热岛。结果表明：2006年夏季,重庆市NDVI的变化规律是：在时间上,基本呈逐渐减小的趋势,与2006年夏季重庆市特大干旱的发展过程较为一致。在干旱的整个时段内,NDVI与热岛强度总体上呈负相关关系,NDVI值越高,热岛效应越弱。城区和郊区干旱的非同步性导致了干旱在初中期主要起增强城市热岛效应的作用,而在后期则有减弱城市热岛效应的作用。总的来说,干旱的出现加重了城市热岛效应。     

长沙城市热岛的成因分析

为了缓解长沙热岛效应的技术措施的制定,利用调查试验等基本数据,对长沙市热岛形成原因进行分析。结果表明：长沙城市热岛强度随建城区面积的扩大而加强,热岛效应影响的范围和向外扩展的趋势与城市建城区的轮廓及城市向外发展的趋势相一致;长沙城区内部结构特征和下垫面的热性质为城市热岛的形成奠定了基础;城区人为热源增加,增加了城区大气中的热量,促进城市热岛形成;排放的大气污染物和粉尘烟尘,若以“尘罩”或“气罩”的形式覆盖在长沙城区的低空层,阻挡城区地面长波辐射的散发,反过来增加大气对地面的长波辐射,有利热岛形成;长沙城市热岛一般出现在晴朗、无风（或微风）,大气层结稳定,空气湍流运动较弱的天气条件下,若空气垂直运动剧烈,或降雨持续时长,降水量大,或地面风速超过4 m/s的天气下,长沙城区不存在热岛现象。长沙城市热岛出现与否,天气气候条件起着重要的作用。     

高原城市贵阳市臭氧浓度的多尺度变化特征及与气象条件的关系

摘 要：相较于中东地区,贵阳市大气环境较为清洁,且O3的变化有待开展深入研究。笔者通过对贵阳市环境保护局设置在市内和郊区的10个环境空气质量监测国控点近5年（2013年1月—2017年12月）的O3逐小时浓度资料及气象、地理资料分析了贵阳市O3浓度的时空分布特征,并探讨典型气象因素对O3浓度变化的作用。本文主要针对贵阳市大气污染物O3相对于其他污染物偏高,以及郊区比市区夜间的O3浓度明显偏高现象,主要从盆地特殊地形及风的作用对O3时空变化进行分析。结果表明：（1）贵阳市年平均O3浓度变化为逐年增加趋势,与排放源增加有关。O3的季节变化主要受天气气候条件影响,O3日变化与太阳辐射、气温等气象因子显著相关。（2）郊区O3浓度明显高于城区,且出现的时段多在夜间。这一现象与城区与郊区的排放源差异、下垫面性质和地形小气候特征有关。（3）在排放源一定的条件下,影响贵阳市城区和郊区O3浓度变化的主要因素是特殊的盆地地形构造和风速风向。冬半年和夏半年城区的O3小时浓度变化与风速显著正相关。冬半年郊区O3小时浓度变化与风速也呈正相关,但是在夏半年,郊区的O3小时浓度与风速呈显著性正相关,这是由郊区的谷地地形构造和风向造成。     

ERA20C资料探究1900—2010年浙江省气温变化

利用ERA20C再分析数据集1900—2010年逐月资料,在研究浙江省年际、年代际气温时空分布和年际变率的基础上,检验气温的突变情况,同时细化时间尺度,进一步分析四季气温的时空分布特征,结果显示：浙江省年平均气温16.0℃,增温极为显著,111年来升温0.9℃。地面气温低值区域主要分布在浙江中西部,而高值中心主要出现在沿海地区,气温年际变率最大的地区分布浙江西北部,而变率最小的地方出现在东南沿海一带。Mann-Kendall检验结果显示,1947年气温发生了突变,由缓慢变化转为快速增温。除了冬季之外,浙江省的春、夏、秋3个季节均表现出显著的增温趋势,夏季最为明显,其显著增温趋势为0.13℃/10 a,111年升温1.4℃。春季气温呈现出明显的由东北向西南递增的趋势;夏季的温度变化梯度大,由西南向东北递增,与气候带的纬向分布有较大差别;秋季的气温分布与全年平均较为相似;冬季表现出气温沿海岸线向内陆方向递减（浙江东部）以及由南向北递减（浙江西部）的特点。     

贵州冻雨初终日的气候变化及其异常年环流特征

为了补充和完善贵州冻雨在初（终）日以及相关高度场等方面的特征,利用1964年10月—2014年4月贵州省冻雨观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了冻雨初日、终日和冻雨期的气候特征,及其高相关季节异常年北半球500 hPa的高度距平场特征。结果表明：冻雨初日渐晚、终日渐早、冻雨期渐短;初日多出现在11月中旬—12月上旬,终日多出现在3月;冻雨初日异常年夏季北半球高度距平场主要表现为中高纬度槽脊强度的异常,反映为北美大槽强度相反的变化特征;冻雨终日冬季高度距平场反映为高纬度极涡中心位置和强度的变化;冻雨期异常年则表现为不同的遥相关型,偏少年反映为PJ波列,偏多年表现为ANA、NEP和AWE并存,在实际业务中可以结合该信号特征对其进行长期预测。     

震后30年唐山城市发展对局地气候的影响

地震后的唐山已经快速发展成为一座典型的重工业城市。为了摸清这类重工业城市快速发展对局地气候变化的影响,笔者利用1977—2006年唐山及周边郊区4县（滦县、滦南、丰润、丰南）的气候监测资料和统计数据,采用多元统计分析方法分析了唐山城郊气温、降水量、风速的变化特点,城市化发展对唐山城郊年平均气温的影响。结果表明：（1）唐山城市化发展对局地气候影响最为明显的是温度因子,降水、风速的影响波动性很大,无明显的规律性变化特征。城郊年平均温差为0.51℃,增加率约为0.17℃/10 a。1990年后城郊年平均气温差为0.67℃,1997年后城郊年平均气温差为0.82℃;（2）唐山城郊温度差异与累积建筑竣工面积、全社会耗能、建成区面积等呈正相关,与城区人口、工业总产值的相关关系不明显。这种情况可能是重工业城市的经济结构不同、能源消耗及排放物等有别于其他城市造成。     

全球变暖下1951—2014年北京地区的季节变化

为了深入了解气候变暖背景下北京季节变化特征,利用1951—2014 年北京观象台逐日气温资料,采用相关分析和突变检测等方法,研究了北京四季开始日期和四季长度的变化特征及其与气温变化的联系。结果表明：（1）北京春季、夏季、秋季和冬季的常年平均开始日期分别为4月3日、5月26日、9 月16 日和11 月3 日。1951—2014 年北京入春和入夏日期显著提前,入秋和入冬日期显著推迟。（2）北京冬季最长,其次为夏季和春季,秋季最短。1951—2014 年北京地区夏季显著延长,而冬季显著变短。夏季显著变长是受夏季开始日期显著提前和秋季开始日期显著推迟共同影响;冬季显著缩短则是受春季开始日期显著提前和冬季开始日期推迟共同影响。（3）1951—2014 年北京年平均气温呈显著升高趋势,线性变化率为0.35℃/10 a。北京气温变化对气候季节变化有显著影响,气温升高,则春季和夏季开始日期提前,而秋季开始日期推迟,夏季延长。（4）北京四季开始日期和四季长度在1990 年前后均发生了显著突变。在全球变暖背景下,北京气温、四季开始日期和四季长度均对气候变暖存在非均衡响应。     

高原城市臭氧浓度的多尺度变化特征及与气象条件的关系──以贵阳市为例

相较于中东地区,贵阳市大气环境较为清洁,且O_3的变化有待开展深入研究。笔者通过对贵阳市环境保护局设置在市内和郊区的10个环境空气质量监测国控点近5年(2013年1月—2017年12月)的O_3逐小时浓度资料及气象、地理资料分析了贵阳市O_3浓度的时空分布特征,并探讨典型气象因素对O_3浓度变化的作用。本文主要针对贵阳市大气污染物O_3相对于其他污染物偏高,以及郊区比市区夜间的O_3浓度明显偏高现象,主要从盆地特殊地形及风的作用对O_3时空变化进行分析。结果表明:(1)贵阳市年平均O_3浓度变化为逐年增加趋势,与排放源增加有关。O_3的季节变化主要受天气气候条件影响,O_3日变化与太阳辐射、气温等气象因子显著相关。(2)郊区O_3浓度明显高于城区,且出现的时段多在夜间。这一现象与城区与郊区的排放源差异、下垫面性质和地形小气候特征有关。(3)在排放源一定的条件下,影响贵阳市城区和郊区O_3浓度变化的主要因素是特殊的盆地地形构造和风速风向。冬半年和夏半年城区的O_3小时浓度变化与风速显著正相关。冬半年郊区O_3小时浓度变化与风速也呈正相关,但是在夏半年,郊区的O_3小时浓度与风速呈显著性反相关,这是由郊区的谷地地形构造和风向造成。     

Validation Tests for Air Temperature Prediction Model STEVE: An Example of Guangzhou

STEVE（Screening Tool for Estate Environment Evaluation）is a statistical model through regression analysis. It can predict the air temperature by climate and urban morphology predictors for Singapore estate, while it hasn't been proved valid in other areas. Consequently, three groups of validation tests in Guangzhou area were conducted, one using the original data in the literature and the other two using experimental data from the field measurement. It is shown that STEVE tool can meet the engineering accuracy and can be used as a simple temperature prediction model tool in urban planning and design process in Guangzhou area and other cities with similar climate conditions. Besides, the STEVE tool can be optimized further to expand its applicable scope.     

基于WRF的城市热岛效应高分辨率评估方法

为解决城市总规尺度气候评估工具缺乏的问题,分析了不同气候评估方法的特点和应用范围,研究了气象学工具WRF在城市热岛效应评估中的应用方法及有效性。建立了针对城市总规尺度的高精度城市规划信息数据库、气象数据库生成WRF模拟边界的方法;明确了高精度城市热岛效应模拟所需的WRF物理方案。以沿海城市大连夏季典型晴朗高温天气为例,利用WRF模型进行了300 m的高分辨率模拟。结果表明,WRF可以较好地模拟出城市热岛效应的强度和时空变化;将模拟结果与气象站和现场观测值进行了对比,两者变化趋势一致,偏差在可接受的范围之内。     

4种城市绿地类型缓解热岛效应比较

为了研究城市不同绿地类型缓解热岛效应的效果大小,在长沙市城区选取4种典型绿地类型的样地及其相邻裸地,进行实地观测获取温度和湿度数据,通过分析,结果表明：降温效应和增湿效应都是乔木林>乔灌林>灌丛>草地;乔木林、乔灌林、灌丛和草地的温度变化指数分别是7.32、6.59、5.33和4.10,湿度变化指数依次为16.87、13.23、9.42和7.61。结论表明：不同类型的绿地因其内部结构和垂直结构不同,降低城市热岛效应的强度不一样,长沙市4种典型绿地类型减缓城市热岛效应强度的大小排序是乔木林>乔灌林>灌丛>草地;为减缓城市热岛效应的影响,在城市绿地建设中,长沙市应加大乔木林、乔灌林建设的面积,减少灌丛和草地建设面积。     

城市建设强度与热岛的相关性——以重庆市开州区为例

城市建设强度是城市热岛形成与演变的主要驱动因素,为了揭示两者之间的量化关系,以重庆市开州区为例,在用地地块、规则网格和建筑斑块3个空间尺度上,使用ArcGIS提取地表温度（LST）与建设强度指标,利用SPSS分析其相关性并构建多元回归模型。结果表明：用地地块尺度上,LST与绿化率、建筑密度和容积率之间均呈现显著的负相关,与建筑底面积和总建筑面积之间均呈现显著的正相关。规则网格尺度序列上,LST与建设强度各指标之间的相关性系数随网格面积的增大而增大,在840 m网格时达到最大值;总体上LST与绿化率之间呈显著的负相关,与建筑密度和容积率之间呈显著的正相关。建筑斑块的尺度上,LST与建筑层数之间有显著的负相关关系,与总建筑面积之间有显著的正相关关系。城市建设强度直接或间接影响了城市热岛的形成与演变,而相关分析发现,建设强度指标并非都与LST之间呈正相关关系,这表明城市热岛除受建设强度的影响外,还受区域气候、城市形态、城市性质、交通方式以及建筑材质与色彩等多种因素的协同影响,是一个非线性的复杂过程。     

城市模型反射率测量方法与运用

介绍了一种测试城市模型反射率的试验方法。制作10个条形和十字形的城市模型进行测试,观测路面不同反射率对城市反射率的影响,并将实测模型反射率与ASTM E1918-06规范计算结果进行对比。研究发现:瞬时太阳辐射强度变化值在规范允许范围内,模型计算的反射率与ASTM E1918-06测量值的误差在0~0.1之间。当峡谷纵横比(建筑物高度与路面宽度之比)为1.0时,路面反射率从0.15提高到0.65,城市峡谷反射率增幅在0~0.30之间;提高路面反射率并不能有效提高城市峡谷反射率,尤其是纵横比较大的深峡谷。城市峡谷中的多重反射抑制城市反射率的提高。同时,反射路面将给行人增加额外的辐射通量,可能带来热不适感和眩光刺眼等问题。因此,应谨慎看待反射路面作为一个缓解城市热岛效应策略。     

Multi Time Scale Characteristics of Urban Heat Islandin Xi’an’s Summer and Winter

Based on the hourly data of air temperature observed from automatic weather stations in Xi’an, the time series of urban heat island (UHI) intensity in the summer and winter of year 2008 were set up. Complex Morlet wavelet transform was employed to analyze the time scale (variation period) structure and characteristics of UHI. And wavelet variance was used to diagnose the oscillation intensity of UHI periods. It was found that the time scale structure of UHI was simple in winter while complex in summer. The primary UHI periods were composed of 24 h and 144 192 h in winter and 24 h and 96~120 h in summer. Diurnal and weekly variations of UHI were the dominant UHI periods in Xi’an. For weekly periods, intensive UHI occurred on weekdays, while weak UHI on weekend. Moreover, the causes of the diurnal and weekly periods of UHI were also employed.     

南京城市化对极端气温的影响

为了科学认识城市化对极端气温的影响,利用南京地区3个城区气象站和3个周边乡村站1961—2005年日最高、最低气温资料,对比分析城市站和乡村站17个极端气温指数的平均值和变化趋势,并定量估算极端气温变化趋势的城市化影响及贡献。结果表明:近45年南京地区暖事件均为增加趋势,而冷事件多为减少趋势,最高气温、最低气温的平均值和极值均为上升趋势。城市站与乡村站相比,暖事件更多,冷事件更少,最高气温、最低气温的平均值和极值更大。城市化对极端气温变化趋势的影响有两大特点:城市化加速了极端气温指数的变化速率,使得暖事件、平均值、极值的上升趋势和冷事件的下降趋势变得更大;基于最低气温的极端气温指数变化趋势比基于最高气温的极端气温指数受城市化影响更显著。城市化贡献表现为:暖事件大于冷事件,最低气温极值和平均值大于相应的最高气温极值和平均值。