城市混浊岛效应的试验观测

作者在济南市进行了两次太阳辐射强度的流动观测．对观测资料的分析表明：城市混浊岛效应强烈：不仅市区的混浊度远高于郊区，而且由于受“城市尾羽层”的影响，其下风向郊区的混浊度虽低于市区但高于上风向郊区；市区内不同功能区混浊程度不同，以工业区最甚；混浊度的空间变化形式与城市功能区的布局及气象条件密切相关．     

城市森林生态系统太阳辐射能利用分析

城市自然环境本底的改变对城市森林的生长发育有深刻的影响．城市森林生态系统接受太阳辐射的强度、光照时间都小于自然环境下的最大可照时间，确定城市环境中不同立地树木可获得太阳辐射强度和光照时间，对提高城市森林生态系统太阳辐射能利用效率，发挥城市森林的功能和作用有重要意义．在调查分析的基础上，提出了城市森林两类不同立地环境下太阳辐射能利用的计算方法．     

南京城市边界层微气象特征观测与分析

南京大学大气科学系分别于2005年7月17日～7月31日,2006年2月18日～3月10日在南京市市区和郊区两个观测点进行了城市边界层气象观测,同时采用流动观测方法和在6个固定观测点进行城市热岛观测,观测发现:南京市存在明显的城市热岛特征,气温由市区中心的最高值向郊区逐步减少,冬夏季节的平均热岛强度分别为1.2℃和0.83℃,晴天热岛强度大于阴天,夜间热岛强度普遍高于白天,夏季和冬季热岛强度最大可达3.6℃和2.4℃.热岛强度随高度增加而减小,在约400 m高度,城区和郊区气温没有明显差异.观测结果还表明城区湿度普遍低于郊区,冬夏季节的城市与郊区的相对湿度差分别为10.6%和7.3%.南京紫金山森林地区对附近地区的气温和湿度有明显影响;城区风速明显低于郊区,高度越低,城区与郊区风速相差越大.南京市区的平均零平面位移约为19.9 m,平均粗糙度1.1m.     

兰州城市气候变化及热岛效应分析

本文对兰州城市气候与“热岛效应”进行了综合分析。结果表明：兰州城市“热岛效应”使城区年平均气温升高约１℃；使城、郊温差增加１．０￣１．４℃；城市“热岛效应”主要使２００ｍ以下近地层大气夜间至早晨明显增温。市内年平均相对湿度比同期郊区相对湿度降低５％￣８％；市内年蒸发量比郊区增大２５０￣４８０ｍｍ，表现出明显的城市“干岛效应”；市内年平均风速比５０年代减小近５０％，而郊区年平均风速比６０年代显著增大     

云南楚雄市的发展对气候及气象灾害的影响

以楚雄市气象站1978～2000年的气候资料作为城市气候资料，以楚雄市西郊的南华气象站1978～2000年的气候资料作为郊区气候资料进行对比分析，探讨楚雄市城市的发展对气候及气象灾害的影响，并揭示其变化规律。结果表明，进入20世纪80年代以来，楚雄市热岛效应和干岛效应日趋明显，随着楚雄城市的发展扩大，城区的气温逐渐升高，湿度逐渐减少，降水呈递增趋势，风速呈递减趋势。楚雄市城市发展对主要灾害性天气的影响表现为，城市的暴雨日数呈增多的趋势；大风发生次数逐渐减小，霜冻日数楚雄市区比郊区南华少，且随着城市的发展呈递减趋势。     

北京城市化进程与热岛强度关系的研究

利用北京市统计局编的《北京50年——统计资料》中的三类城市发展指数：人口、基本建设投资总额和城市基础设施投资总额、房屋竣工面积和住房竣工面积及北京地区20个站近40年年平均气温资料，研究了北京城市发展指数与城市热岛效应变化之间的关系，认为：(1) 北京城市发展指数，在改革开放前发展缓慢．改革开放后，北京城市发展指数增长率比改革开放前成几十倍乃至百倍的增长；(2) 近40年，北京市郊区的增温率为0.04℃10a，城市中心区的增温率为0.35℃10a，而热岛强度的增温率为0.31℃10 a．城市热岛强度（或市中心区）的增温率是城市郊区的8倍（9倍)；(3) 热岛强度的增温率在改革开放前为0.001℃10 a； 改革开放后跃变升为0.2286℃10a．它与城市发展指数的变化颇为一致，两者之间的相关系数都超过了0.1%信度．说明北京城市人类活动引起的增温己经超过了自然因素引起的增温，能改变城市中的温度变化．     

不同风向角对高架运行磁浮列车气动特性影响分析

为了研究横风对高速磁浮列车运行安全的影响，本文基于三维、定常、可压N-S方程，对不同风向角作用下高速磁浮列车在复线高架桥运行的气动特性进行数值计算，并对列车表面压力、周围流场及气动力进行分析.结果表明：1）风向角越大，列车车体两侧的压差越大. 2）当风向角为0°时，尾涡具有明显的对称性，且强度及尺度都较小；当风向角为90°时，尾涡呈现明显的非对称性，且强度和尺度较大. 3）当车速一定时，列车气动载荷基本随风向角增大而增大，头车侧向力最大，尾车升力最大.气动力的最不利风向角范围集中在60°～90°.本文研究结果可为提高磁浮列车大风环境下安全运行提供理论指导和技术支撑.     

现代化城市温度分布特征及绿化对策

应用Lanasat-5卫星图象资料，对成都市区夏季晴天温度分布作客观分析，拟定5个温度层次，确定相应代表性观测点，每点1．50和0．10m两个高度，同步进行气温、相对湿度观测；同时与近郊5个气象站平行观测资料进行比较．结果表明：城市热岛、干岛出现在城东、绿化水平低的工厂密集区，最高气温达35．7℃，比郊区平均高出3．0℃；而绿化较好的城西小集镇、事业单位，特别是公园，最高温度为32．7℃，与郊区接近；相应的相对湿度比郊区低14％左右．     

基于FSAM模型的城市碳通量观测贡献区研究

全球变化背景下,城市二氧化碳排放是全球大气二氧化碳的重要来源．以上海市奉贤区为研究对象,基于涡度相关观测系统所获得的通量观测数据,应用FSAM（theFlux—SourceAreaModel）模型,分析了不同大气条件、不同风向下通量贡献区的分布及时间动态．结果表明：大气稳定度会影响通量贡献区的范围,表现为不稳定大气条件下通量贡献区长度为66～491m,稳定条件下通量贡献区长度为94—1047m．风向对通量贡献区的影响表现为在主风风向90°-180°,稳定大气条件下（通量贡献P为0．9时）通量贡献区的范围为94～1047m,垂直于迎风方向的宽度为335in;其他风向的通量贡献区分布与主风风向各不相同,分别为103～1146,122—1337,110～1256m．通量贡献区具有明显的昼夜变化特征,表现为夜间通量区范围大于白天．     

城市大气边界层的综合观测研究——实验介绍与近地层微气象特征分析

介绍了南京大学大气科学系依托国家自然科学基金重点项目<城市边界层三维结构研究>在南京进行的两次城市边界层综合观测实验(时间分别在2005年夏季与2006年冬季),对实验所获观测资料进行了初步分析,获得了一些城市近地层微气象学的基本特征,并对结果进行了讨论.主要结果为:市区气温明显高于郊区,体现出城市热岛效应的存在,且市区与郊区的气温差异随高度的增加而减小;2006年冬季观测期间,市区的风速比郊区约小1 m/s,反映出城市建筑物对气流的摩擦、阻尼和拖曳等作用,这些作用使得平均风速在城市上空衰减,并使一部分气流平均动能转化为湍流动能;市区白天的感热通量与郊区相当,但潜热通量远小于郊区,因此市区的鲍恩比远大于郊区.市区下垫面储热项在地表能量分配中占有较大份额,成为城市热岛效应的主要成因;夏季观测期间,市区摩擦速度均值比郊区高34%;冬季观测期间,市区摩擦速度均值比郊区高23%.这种夏季大于冬季、市区大于郊区的现象表明,由于冬/夏热力学性质和城/郊下垫面动力学性质的不同而引起湍流活动的差异;为了定量地衡量气流平均场转化为湍流场的效率,表述动量输送的强弱,我们引入了一个新的变量:归一化摩擦速度.对冬/夏两季和城/郊两地的比较发现,归一化摩擦速度具有很好的相似性和一致性,它表现为一个不随季节和时间变化的常数;通过比较水平湍流方差σ2u+σ2v与垂直湍流方差σ2w的方法,来更直观地研究湍流能量在水平和垂直两个方向上的分配特征.在2006年冬季观测期间,市区的σ2w/(σ2u+σ2v)平均值为0.16,郊区为0.14,市区湍流能量在垂直方向所占份额略高于郊区.     

2002-2018年北京市通州区城市热岛(冷岛)效应时空分异规律及其影响因素

北京市通州区于2015年正式成为首都市副中心。截止至2018年,已有大量的人口、工业、商业迁入通州区,使得人为活动大大增加。人为活动以及下垫面的变化会影响通州区地表温度的时空分布。为了给通州区今后的发展进行指导,本文通过MODIS数据和气象数据,得到北京市通州区城市热岛（冷岛）效应的时空分异规律,分析了地表温度和归一化植被指数（NDVI）及气象要素之间的关系。结果表明：北京市通州区1951~2018年的四季气温呈显著上升趋势;城市热岛（冷岛）与环境要素关系密切,归一化植被指数与地表温度呈显著负相关,这表明通州区的植被分布对热场具有调节作用;城市热岛比例指数与平均气温、平均相对湿度呈负相关（相关系数分别为0.012和0.119）;城市冷岛比例指数与平均气温、最大风速呈正相关（相关系数分别为0.186和0.089）。说明随着通州区平均气温的升高,通州区热岛现象减弱,城市冷岛现象增强。通州区最大风速的增加对城市冷岛现象有增强作用。通州区平均相对湿度的增加对城市热岛现象有削弱作用。可见该研究结果可以为北京市通州区城市规划和生态城市建设提供依据。     

上海城市对风速的影响

本文根据上海城市和郊区实测的风速资料,首先论证了由于上海城市的发展,建筑群增多、增密、增高,导致下垫面粗糙度加大,其摩擦阻障效应消耗了空气水平运动的动能,因而使城区的年和月平均风速减小。其次,分析了上海城市热岛效应与风速的相互影响:盛行风速小,有利于热岛的形成;热岛强时,容易发展垂直湍流,有使城区风速增大的效应;在背景风场微弱时,热岛温度场会导致热岛环流。最后,阐明上海城市与郊区的风速差异有一临界风速v_0。当盛行风速大于v_0时,城市下垫面粗糙度大,使风速减小的效应突出;相反,当盛行风速小于v_0时,热岛湍流使城区风速增大的效应显著。上海v_0的年平均值在2米/秒左右。     

上海城市对风速的影响

本文根据上海城市和郊区实测的风速资料,首先论证了由于上海城市的发展,建筑群增多、增密、增高,导致下垫面粗糙度加大,其摩擦阻障效应消耗了空气水平运动的动能,因而使城区的年和月平均风速减小。其次,分析了上海城市热岛效应与风速的相互影响:盛行风速小,有利于热岛的形成;热岛强时,容易发展垂直湍流,有使城区风速增大的效应;在背景风场微弱时,热岛温度场会导致热岛环流。最后,阐明上海城市与郊区的风速差异有一临界风速v_o。当盛行风速大于v_o时,城市下垫面粗糙度大,使风速减小的效应突出;相反,当盛行风速小于v_o时,热岛湍流使城区风速增大的效应显著。上海v_o的年平均值在2米/秒左右。     

城市化进程中天津城市热岛景观格局变化分析

为了控制城市热岛的增长趋势并提出科学的政策方案,以天津市为研究对象,利用2001年—2009年的5景Landsat TM/ETM+遥感影像数据对地表亮温进行反演,并利用景观格局指数分析城市热岛在天津城市化进程中的演变特征.结果表明:随着天津城市化进程的发展,热岛景观在数量特征上体现为斑块个数减少,高等级热岛景观类型面积和单体面积均增大,热岛景观逐渐变得更加聚集化;在形态特征上,热岛景观形状指数增大,斑块形状越来越复杂;在结构特征上,热岛景观的聚合度、邻近指数和蔓延度逐渐增大,多样性指数和均匀度指数降低,热岛景观分布向不均匀、组团式发展;在空间分布上,研究区的高温组团大致分布在市区、塘沽区中东部、汉沽区西北部和大港西南部,其中以市区和塘沽区中东部2个组团为典型.利用景观指数分析城市热岛环境,可为制定有效防止热岛发展的措施提供科学依据.     

城市热岛与热量平衡

奥克曾用热量平衡方程解释城市热岛.但该方程忽略了植物光能富集和分解在城市热岛形成中的作用,本文弥补了此一不足.提出了绿色植物将光能转化为潜能.城市燃烧干物质将潜能转化为热能.这是城市热岛形成的重要原因之一.     

国外城市气候特征的研究进展

国外对于城市气候特征的研究主要集中于城市风环境的变化与热岛效应2个方面,尤其对热岛效应特征以及街道风场的研究比较多。研究表明,城市风与热岛效应均表现出受城市建设影响而形成的多样化特征,同时,城市风与热岛效应的特性也是影响城市环境的重要因素。     

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。     

从热岛效应看重工业城市的空间发展——以太原市为例

基于太原市区2000,2006,2010年三期Landsat遥感影像,通过对热红外数据的地面亮温反演,研究城市热岛的空间分布及时空演化规律,并结合城市建设用地的扩张特征,探讨城市热岛效应的分布范围和发展趋势与城市化进程之间的关系.研究表明:10年间,太原市城市热岛的范围不断扩大,向西和向南的扩张最为明显,这与建设用地的扩展较为一致;但二者也有显著的不同,2000-2006年,建设用地以工业用地发展为主,扩张范围较小,而这些高耗能的产业造成热岛范围的大面积扩张,进一步加剧了城市热岛效应,2006-2010年,建设用地扩张范围较前期大,但以房地产、高新产业等为主,热岛效应在一定程度受到了的控制,扩张幅度较前期有所收敛.     

滇中地区夏季城市热岛效应的数值模拟研究

为了探究滇中地区不同城市化程度和湖泊下垫面对城市热岛效应的影响,利用中尺度气象模式WRF(the weather research and forecasting model)对昆明等城市的夏季城市热岛效应进行模拟研究。结果显示,夏季夜间,昆明等城市的热岛现象具有明显的下游效应,城市的扩张使得城市热岛下游效应的影响范围扩大,但热岛的强度不会明显地增强。城市的存在会增加地表的粗糙度,使得夜间的近地面风速减小。在白天,湖泊和城市下垫面主要通过改变局地的热力差异影响近地面的风速,城市的存在会加强湖泊与陆地间的热力差异,促进湖陆风环流,进而加大近地面的风速。城市的存在还会减少下垫面对低层水汽的供应,但城市面积的增加对低层水汽的影响相对较小。清晨,城市地区表现为湿岛(湿度较周边地区略大),这与城市地区的近地面辐合流场有关;而在其他时段,城市地区多为干岛(湿度比周边地区低),且干岛现象也存在下游效应。