应用一改进的模式对北京夏季风、温和湿度场的模拟

对北京大学的三维复杂地形中尺度数值模式进行了适当改进,引入第2代陆面过程模式的参数化方案,在计算地表能量水分收支时更加注重植被的影响,根据植物生态和土壤的地理分布特征确定陆面参数。结果表明,改进后的模式在模拟夏季北京气温场、风场、湿度场时都取得令人满意的效果。模拟结果可为了解北京地区区域气候的形成、污染物的扩散及城市规划提供参考和帮助。     

WRF模式不同陆面过程方案模拟兰州新区低空气象场特征

利用WRF模式中3种陆面过程(Noah、RUC和SLAB)参数化方案对兰州新区2014年1月近地面温度场和风场进行了模拟,与兰州新区测风塔和区域气象站观测资料进行对比,研究了不同陆面过程参数化方案模拟低空气象场特征的差异.结果表明,3种陆面过程参数化方案都能较好地模拟兰州新区冬季温度场和风场特征,温度场模拟效果优于风场.3种方案对土壤湿度的不同处理,影响到感热通量、潜热通量和土壤热通量的分布,使得3种方案对近地面温度的模拟产生差异.统计分析结果表明,WRF模式陆面过程参数化方案为SLAB时模拟的兰州新区冬季近地面温度场和风场与观测结果最为接近.由于受温度模拟结果的影响,SLAB方案对大气稳定度的模拟效果最好,对兰州新区冬季近地面风场的模拟结果最稳定.     

用新RIEMS模式研究陆面过程对暴雨的影响

对MM5模式中的MYE，MRF以及新引进的NB方案(E—ε—l边界层参数化)3种边界层参数化方案耦合了陆面过程模式BATS，形成新的RIEMS模式．用此模式及原MM5模式对2个江淮暴个例进行了数值模拟以考察陆面过程对暴雨模拟的影响，同时也分析了加入BATS后模式对形势场和有关气象场的影响．结果表明加了BATS后，模式在降水场，形势场，低空急流等方面均优于原MM5模式，表明陆面过程短期天气过程也有重要影响．     

区域气候模式RegCM3产流方案的改进及数值试验

用改进的水文模型与详细陆面方案、大气模式耦合的区域气候模式模拟研究了夏季风气候陆面水文、气候特征．针对区域气候模式RegCM3中陆面方案BATS地表产流方案的不足，将更符合观测实际地考虑入渗和降水非均匀性的地表产流方案VXM并入BATS，利用改进后的区域气候模式模拟了我国1990、1991和1998年的夏季风气候，并采用我国160站的月降水资料及UNH-GRDC（University of New Hampshire，USA-Global Runoff Data Center）月径流资料对1990、1991模拟结果进行了验证．结果表明，地表产流方案的改进对区域气候模式RegCM3模拟降水的影响不大，但模拟的径流有较大提高目与实测更为一致．     

中全新世和末次盛冰期东亚古气候的模拟

采用耦合了陆面过程的9层15波菱形截断全球大气环流谱模式(AGCM+SSiB),引入全球最新的6和21ka时陆面植被分布,并转换成模式格点值,开展了系统的6和21ka古气候模拟试验.结果表明,该模拟设计得出了较真实的气候特征,并揭示出太阳辐射和下垫面植被是中全新世气候格局的主控因子,而海温和北半球两大冰流则是末次盛冰期气候的主控因子.植被场改变对模拟结果影响的显著性检验表明,6ka时植被的改变对降水、温度和海平面气压场的模拟均有显著影响,而21ka时植被影响的显著性区域较小,且比较零散,说明寒冷气候时期对植被强迫改变的敏感性没有温暖气候时期大.     

有参数误差时估算土壤湿度的集合平方根滤波同化方法

当陆面模式存在参数误差时,借助在NOAH陆面模式中同化表层土壤湿度的观测系统模拟试验,探讨同时估算土壤湿度廓线和校正土壤参数的集合平方根滤波方案的可行性.结果表明:准确校正参数对估算土壤湿度廓线非常重要,错误参数值会严重影响对模式状态量的更新.但是模式状态和参数同时更新的同化方案对参数的初估值较为敏感,只有选取合适的初估值才能保证参数校正和状态估计成功.     

陆面资料精度对东莞地区WRF模拟结果的影响

为建立东莞地区空气质量模拟的气象场,基于WRF模式耦合Noah陆面过程,使用不同空间精度(3 s、30 s、120 s)的陆面资料,分析对东莞地区夏季气象场模拟结果的影响差异.结果表明:WRF模型提高陆面资料精度后,东莞地区近地面气温的模拟精度均有发生变化,白天的最高温度时间为下午16:00,最低温度时间为早上6:00.白天气温模拟值高于气象观测值(过大评估),而晚上地面气温处于过小评估.白天夜晚气温模拟效果产生差异原因是,建筑物外表对辐射的截留,白天热岛较强,地面2m高度处热岛范围扩大,同时建筑物的存在使得城市湍流动能扩大,导致模拟区温度升高;而傍晚到早上东莞地区地面风速较大平均值大于4.5 m/s以上,风向属于内陆风主要为北风和东北风,都促进地面温度快速下降,导致晚间地面气温过小评估.陆面资料对地面风速模拟的误差影响较大,提高陆面精度(30 s→3 s)后,模拟风速误差改善明显,但模拟风速值还是大于观测值处过大评估.因此,为提高东莞地区WRF模型气象场模拟效果,后期还需进一步研究多因子协同作用对WRF模拟效果的影响.     

中全新世和末盛冰期东亚古气候的模拟

采用耦合了陆面过程的9层15波菱形截断全球大气环流谱模式（AGCM＋SSiB)，引入全球最新的6和21ka时陆面植被分布，并转换成模式格点值，开展了系统的6和21ka古气候模拟试验，结果表明，该模拟设计得出了较真实的气候特征，并揭示出太阳辐射和下垫面植被是中全新世气候格局的主控因子，而海温和北半球两大冰流则是末次盛冰期气候的主控因子，植被场改变对模拟结果影响的显著性检验表明，6ka时植被的改变对降水，温度和海平面气压场的模拟均有显著影响，而21ka时植被影响的显著性区域较大，且比较零散，说明寒冷气候时期对植物被迫改变的敏感性没有温暖气候时期大。     

一次暴雨天气对陆面参数扰动的敏感性数值影响

为检验暴雨天气过程对地表参数扰动的敏感性,应用WRF2.2,给定其中的NOAH陆面模式参数(地表反照率、地表粗糙度、最小叶孔阻抗、土壤最大容积水含量)一系列初始扰动,模拟了2007年7月7～9日的南京暴雨过程.试验结果表明,此次暴雨天气过程对陆面参数的扰动比较敏感,尤其是对土壤最大容积含水量以及地表反照率扰动的影响更为明显.陆面参数的扰动首先改变感热、潜热、动量等通量,更主要的是通过陆气相互作用,改变大气底层水汽输送的环流形势,从而对暴雨强度和范围产生重要影响.     

基于陆面过程模式的热红外卫星遥感影像模拟

遥感服务于气象、气候领域的一个关键环节就是建立地表过程模式与遥感数据之间的联系,利用过程模式的可靠输出参数来模拟卫星影像,并与真实的观测数据进行对比.本文建立了一个以通用陆面过程模式(CLM)相关参数为地表输入信息,以再分析大气廓线为大气输入信息的卫星影像模拟系统,以期通过模拟数据与真实卫星数据的比较,为模式背景场、强迫场的修订及预报精度的提高服务.模拟结果表明,对于由植被和土壤等组成的自然地表,模拟的热红外卫星信号主要取决于过程模式输出的地表温度,模拟的地表方向性辐射温度与模拟的大气层顶部表观辐射温度相关性高达0.99.模拟到的表观辐射温度与AVHRR影像对应的辐射温度差异比较大,最大值超过30 K,大多数像元温差分布在-20～20 K之间.温差在高海拔地区普遍比较大,这可能是由于CLM对高海拔地区的温度估计偏低导致的.     

北京区域近地边界层特征数值模拟

用非静力平衡的中尺度模式MM5.V3模拟了北京地区2000年夏季7月10日—11日的风速和温度场等边界层特征。模式所采用的水平分辨率为1 km,以天安门为中心,选取东西80 km南北100 km的区域进行模拟。模拟结果表明城郊之间存在明显夏季热岛效应,市区和郊区的温差最大可达6～8 ℃;边界层风场受西北特殊地形的影响,白天盛行由南往北的上坡风,夜间转为由北向南的下坡风。并用气象观测站实测资料对模拟结果进行了验证,验证表明模拟是准确的。模拟结果有助于了解北京地区区域气候的形成、污染物扩散及制定相关城市规划。     

北京区域夏冬季风场、温度场的观测研究

用北京及市郊地区共14个地面气象观测站的全月数据顺序文件“D文件”提供的风场及温度资料,采用逐时月平均的方法对北京及周边地区的冬夏两季的风场,温度场特征进行了研究。研究结果表明:（1）北京区域夏季边界层风场受西北特殊地形的影响,夜间低层大气流场常表现为由北向南的下坡风,白天逐渐转为由南往北的上坡风。而在冬季,这种山地—平原的局地环流的现象消失。（2）夏季,城市西部海淀到丰台一带处在一个高温区,构成北京“热岛”的一个主要区域。而在冬季,海淀及海淀以北到丰台南部的地区是夜间的高温中心。     

2018年城市设计研究与实践热点回眸

 2018年城市设计研究与实践领域的成果与突破性进展主要集中在数字化城市设计、城市设计策略、城市空间形态、城市设计实践、城市设计教育、中国特色城市设计问题的发掘与讨论等6个方面。在学术研究方面，基于人机互动的数字化城市设计作为科学的设计方法将引领城市设计的未来发展方向，并以城市更新、城市双修、人民城市及城市特色风貌作为提升城市品质的策略，世界各地对城市空间形态的研究将人的行为活动与城市环境关联在一起；在设计实践方面，以雄安新区、北京城市副中心、郑东新区和日本涩谷等城市设计为例，在新理念的主导下，探索多元城市设计的理念与方法；城市设计教育领域所取得的研究成果与共识，是提升城市设计实践者与管理者水平的重要途径；针对中国特色城市设计问题的发掘与探讨，是国际先进经验与中国国情相结合的必要前提。     

基于百度指数和引力模型的城市网络对比——以京津冀城市群为例

城市网络已经成为分析城市群内部城市之间的相互作用及其流动方式的重要方法.利用传统地理学引力模 型法以及信息时代的百度指数法绘制城市网络,划分网络中的主干结构,并对比分析京津冀城市群中的网络结构特征和 城市层级分布.研究发现:百度指数网络的主干结构呈现出以北京为中心的伞型模式,引力模型网络则呈现出以北京、天 津为双核心的发散模式;引力模型网络相对稳定,随时间的增长变化较小,而百度指数网络对时间和城市功能定位的响 应更加明显;根据各城市在不同模型中的总联系值占比差,将城市群内城市分为虚拟空间指向型城市(石家庄、保定、秦 皇岛、张家口、承德),实体空间指向型城市(天津、唐山、廊坊、沧州),以及虚实均衡型城市(北京、邯郸、邢台、衡水).      

大气环境数值模拟在城市小区规划中的应用

城市规划中必须考虑大气环境的影响。从规划布局与大气环境的关系和影响的角度出发,在北京市奥林匹克公园、五棵松文化体育中心和金融街中心区等重点小区的规划编制过程中,运用城市小区尺度气象和污染物扩散模式,以多种方案分别模拟计算出它们在一定环境条件下的气流场、风速场、温度和空气污染物浓度分布,并运用小区规划大气环境效应评估指标体系进行评分,为优选方案提供科学依据。结果表明:上述3个小区分别有一个方案得分较高,它们的大气环境效应较优,因此被作为优选推荐方案。     

Interannual variation of annual precipitation and urban effect on precipitation in the Beijing region

The large scale character of the interannual variation of precipitation and the urban effect on local annual precipitation anomaly are investigated in this paper based on the 1960-2000 annual precipitation observations at 20 stations in the Beijing region.The results show that:the annual precipitation in the Beijing region possesses the large scale variation character with the linear trend of-1.197/10 yr,which corresponds to a total reduction of 27.82 mm in annual precipitation in the 41 years;the local annual precipitation anomalies(percent of the normal 1960-2000)show a positive center near the urban area,i.e.urban precipitation island(UPI),whose intensity increases with the linear trend of 0.6621%/10 yr,opposite to the interannual trend of large scale precipitation over the Beijing region;changes in the UPI are also associated with the intensity of synoptic processes of precipitation,and when the synoptic processes are strong(wet years),the intensity of UPI strengthens,while the synoptic processes are weak(dry years),and the UPI disappears in the Beijing region.     

城市公共自行车租赁点配车量优化模型研究?

发展公共自行车日益成为许多城市低碳交通规划的重要组成部分,公共自行车租赁点布局以及配车量分配是充分发挥公共自行车作用的关键.为缓解公共自行车系统实际运营中的车辆供需矛盾,综合考虑公共自行车系统的运营成本和用车者等待时间成本,平衡一天内高峰期和非高峰期的需求变化,在预测公共自行车需求的基础上,应用排队论方法,构建了公共自行车租赁点配车量优化模型;并应用于北京市的部分公共自行车租赁点,验证了模型的合理性和可行性.     

考虑路径尺度的城市轨道交通客流分配

城市轨道交通客流分配是进行轨道交通线网规划、评估和运营管理的关键技术之一。考虑有效路径之间重叠对路径选择概率的影响,在效用函数中加入路径尺度调整效用值,提出基于路径尺度的Logit客流分配方法。以北京地铁线网为例,构建乘客出行广义费用函数,搜索有效路径,清洗自动售检票系统(automatic fare collection, AFC)刷卡数据,通过MATLAB软件进行客流分配计算。结果表明:与既有模型相比,路径尺度Logit模型路径选择概率误差降低了24.32%,提高了客流分配精度。提出的路径尺度Logit模型具有较好的适用性、有效性,对于提升城市轨道交通线网科学规划水平、降低运营安全风险具有重要意义。     

基于LRM的北京城市未来增长模拟研究

依据北京城市发展经验,引入多变量逻辑回归模型（Multi-Variable Logistic Regression Model,LRM）,以遥感、GIS和地理计算技术为支撑,基于600 m×600 m离散格网,建立北京城市增长模拟模型,对人口稳定增长、修建七环、修建奥运公园等3种北京城市增长情景进行模拟,并对模拟成果进行对比分析。研究结果表明,基于LRM的北京城市未来增长模拟模型应用是城市发展预测研究的一个有效工具,可以为规划部门提供决策参考。