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．     

鄱阳湖区地表干旱与城市表面热岛的关系研究

立足于鄱阳湖区干旱与城市化两大环境问题,应用1995年～2016年间10个时相的Landsat5 TM 和Landsat8 OLI/TIRS遥感影像数据,采用TVDI干旱监测指数和归一化城市热岛的计算方法,利用空间统计和相关性统计分析方法,分区探讨环鄱阳湖区9个区县周边郊区地表干旱状态对城市热岛效应的影响.研究表明：1) 旱地及裸地区域的TVDI指数对干旱具有明显的指示作用.2) 研究区内热岛强度受季节影响较大,夏、秋两季热岛强度较强,冬季较弱,城市面积的扩展与归一化热岛强度无明显关系.3) 干旱与热岛强度呈现明显的正相关.     

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.     

WRF-ARW模式在北京城市热岛模拟研究中的应用

为了分析城市化对北京城市热岛效应的影响程度,利用NCEP 1℃×1℃逐日再分析资料、Landsat遥感产品数据以及中尺度WRF模式,对北京城市下垫面因子的变化进行模拟。分析城市化对北京城市热岛强度的影响。结果表明:白天北京的城市、近郊、远郊存在气温的逐级递减趋势,而夜间热岛分布广且城郊温差小,城市热岛强度总体维持在1℃以上。下垫面由郊区变为城市会使当地的气温升高;并且这种升温效果在夜间比较显著。城区面积的扩张,会进一步增加城市中心区的温度。从不同年份小风区面积的变化看出,城市化在夜晚不断的加剧城市热岛效应,而白天则先增强后减弱。     

甘南高原近60a气温变化特征

利用线性趋势法、距平法、小波分析和Mann-Kendall检验法,分析了甘南高原1959-2018年气温变化特征。结果表明:甘南高原近60a气温呈上升趋势,年平均气温的升温率为0.319℃/10a,春、夏、秋、冬季的升温率依次为0.229℃/10a、0.336℃/10a、0.360℃/10a、0.399℃/10a,且从90年代开始增温明显。年平均气温存在6a、13a、23a的周期变化,并在1995年发生突变。年极端最高(最低)气温的升温率分别为0.445℃/10a、0.447℃/10a,较年(季)平均气温的升温率大,且极端气温突变时间较年(季)突变时间早。     

超大城市热岛研究方法对比:以上海为例

在超大城市,热岛往往存在着多中心发展的态势,以上海为例,采用2007年33个气象站点逐日4时刻(2:00,8:00,14:00,20:00)的气温数据,提出了一种新的热岛强度计算方法.新方法考虑站点所在区域下垫面的土地利用类型,将位于已显著城市化的郊区中心区站点计入城区站点进行热岛强度计算.将这一方法的计算统计结果与传统方法进行对比,结果表明:(1)两种方法统计的全年热岛出现频次存在显著差异,而全年热岛累积强度的差异并不明显;(2)对于热岛日变化特征,两种方法统计的热岛出现频次和热岛累积强度分布一致;在14:00时,该方法计算和统计的热岛效应在出现频次和累积强度上均显著高于传统方法,而在2:00时,两种方法的结果差异不大;(3)两种方法在反映热岛出现频次和累积强度的季节变化特征上存在明显差异;在夏季和春季,该方法统计出的热岛效应较传统方法更为显著;(4)进一步分析表明,在太阳辐射较强的时刻和季节,两种方法计算和统计的结果差异较大;该方法可弥补传统方法掩盖的某些热岛特征;(5)以松江为代表的上海郊区存在显著的次级热岛,郊区中心站点气温显著高于郊区非中心站点.在对上海这样的特大型城市进行热岛效应研究时,若将郊区中心地区站点像传统方法一样简单计入郊区站点,则可能难以反映城市次级热岛特征.     

1958—2015年长白山气候变化特征分析

利用长白山的气象数据,分析长白山1958—2015年平均温度和降雨量的变化特征.结果表明:长白山年平均温度呈现上升趋势,线性增温率为0.392℃/10 a,四季和各月份的平均温度均呈现上升的趋势.其中,冬季的增温率最高,为0.569℃/10 a,其次是秋季和春季,夏季的增温率最低,为0.222℃/10 a;长白山年降雨量变化不明显,整体呈现微弱增加趋势,降雨量倾向率为2.28 mm/10 a.其中,四季的降水量呈现不同的趋势,春季、夏季和冬季的降雨量呈现增加的趋势,而秋季的降雨量呈现下降的趋势,降雨量倾向率为-3.9 mm/10 a.在过去的58 a,长白山总体气候呈现暖干化趋势.     

揭阳市近50年气候变化特征分析

利用近50年的观测资料对揭阳市的气温、降水和日照的变化特征作了较为详细的统计分析.揭阳市年平均气温、年平均最低气温、年平均最高气温的变化倾向率分别为0.316℃/10a、0.379℃/10a、0.329℃/10a;前两者在上世纪70年代初,后者在80年代初以来均呈上升趋势;进入90年代增温加剧;冬、春增温显著.年降水量以-5.642mm/10a的倾向率减少,变化趋势平缓:进入21世纪,降水减少趋势较为明显,主要原因是前汛期降水明显减少所致.日照时数以-42.316h/10a幅度减少;90年代以来目照偏少,近年来日照减少加快,秋、冬两季日照减少较多.     

近50a皖北地区气温变化特征分析

选取皖北地区5个代表气象站1957～2007年的逐月气温数据,采用线性倾向估计和累积距平等方法,研究了皖北地区气温变化的趋势和空间差异.结果表明:①近50a皖北地区的年平均气温升高约1.3℃,增温率0.25℃/10a;20世纪90年代开始气温快速升高,增暖明显.②四季气温的变化有明显差异,除夏季外,春、秋、冬3季气温均呈上升趋势,气温分别升高了1.7,1.4,1.8℃;增温率分别为0.34,0.27,0.36℃/10a;增温幅度从大到小依次为冬季、春季和秋季.③皖北地区东部的宿州和东南部的蚌埠增暖明显,增温幅度较大;皖北地区西北部的砀山、西部的亳州和西南部的阜阳增温幅度较小.气温异常偏高年份多出现在90年代以后,1991～2007年的17a中,气温异常偏高及以上等级出现10a,占59%.     

新疆博斯腾湖流域气温降水变化特征分析

分析了博斯腾湖流域近51 a气温降水变化特征,结果表明:1)近51 a博斯腾湖流域平原区平均温度以0.313℃/10 a的速度上升,高于整个南疆地区,与全疆变化一致;流域山区增温趋势较快,平均以0.328℃/10 a的速度增温,冬季增温显著,暖冬趋势明显;2)近51 a平原区降水以2.639 mm/10 a的速度增加,年际变化比较大,降水量的增加显著于温度的增加.流域山区年平均降水量以13.045 mm/10 a的速度增加,相关系数为0.387;3)温度和降水在平原区没有明显相关性,但在山区温度高时降水量大,温度低时降水量小,呈现明显的正相关;4)平原区温度和降水用Mann-kendall方法检验没有达到突变水平,山区温度在1997年发生了由低向高的突变,降水在1990年发生了由低向高的突变.     

近半个世纪以来青藏高原东北部气候变化的时空特征分析

利用1957-2009年青藏高原东北部0.25°高分辨率气候数据集对30°～40°N,90°～105°E范围内近53 a的最高气温、最低气温、降水量和平均风速进行了不同时空尺度的变化特征分析.结果表明,青藏高原东北部最高、最低气温和降水量均随时间波动式增加,增温率分别为0.27和0.42℃/10a,其中冬季增温最显著,最高、最低气温增温率分别达到0.37和0.54℃/10 a,总体上呈暖湿化趋势;平均风速总体呈显著减小趋势.空间分析表明,研究区高海拔、沙漠下垫面的柴达木盆地是高原东北部升温最显著的区域,其最高、最低气温增温率分别达到0.41和0.66℃/10 a;低海拔植被茂盛的四川盆地为高原东北部升温较小区域(最高、最低气温增温率分别仅为0.13和0.27℃/10 a).研究区降水量少的北坡升温显著,最高、最低气温增温率分别为0.28和0.49℃/10 a,而降水量多、植被状况好的研究区东坡升温率较小(最高、最低气温增温率分别仅为0.18和0.32℃/10 a),由此表明高原东北部干旱区与湿润区相比,其增温更显著,对全球气候变暖的响应更敏感.结合Mann-Kendall和Yamamoto气候突变检验发现,青藏高原东北部最高气温在1997年前后发生增温幅度变大的突变现象,而最低气温没有突变现象;降水量则呈波动式增加趋势,无明显突变现象;与最高气温突变相呼应,平均风速在1996年前后也发生突变,之后风速呈显著性减小趋势.     

1961～2011年山东地区气温变化的区域差异特征及突变分析

利用山东地区17个气象站1961 ～2011年逐日平均气温、最高气温、最低气温等资料,采用线性倾向率法、Mann-Kendall法、累积距平法等方法,分析了山东地区近50年的气温变化特征和突变特征.结果表明：1961 ～2011年山东地区各气象站年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温均呈现增温趋势,平均增温速率分别为0.22℃/10a、0.17℃/10a和0.33℃/10a,年平均最低温度的上升幅度大于年平均最高温度的上升幅度,山东地区气候变暖主要体现在年最低温度的升高上.近50年来山东地区气温变化过程具有显著的阶段性,而不是单调递增.山东地区增温主要发生在最近的20余年内,各气象站点的年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温集中在20世纪80年代末至90年代初发生增温性突变.山东地区气候变暖的区域差异比较明显,龙口地区的年平均气温增温最明显;年平均最高气温增温最为明显的是日照地区;龙口地区年平均最低气温增温趋势较为显著.     

临汾市近60年来气候变化特征分析

本文对临汾市气象观测站1954年~2013年的气温和降水资料,利用回归分析、小波分析、趋势分析法分析了临汾市近60年来的气候变化特征.分析结果表明:(1)近60年来,临汾年平均气温变化于10.98℃~15.18℃.临汾市年平均气温总体呈现出增长的趋势,线性倾向率为0.358℃/10 a,高于我国平均气温增长率,说明临汾市增温幅度较大,尤其是近30年来增温速率更为明显.2005年后年平均气温略呈下降的趋势.年内气温变化存在较为明显的季节差异,各季气温均呈增长趋势,夏季增温率最小,春秋两季要略大一些,冬季增温最为明显;(2)近60年来,临汾市总降水量在277.9 mm~798.6 mm之间波动,并表现出明显的降低趋势,线性倾向率约为-19.564 mm/10 a,气候变干较为明显.年内降水量变化存在明显的季节差异,春、夏、秋三个季节降水量均表现出降低的趋势.降低幅度从大到小依次是夏季、秋季和春季.其中夏季降水量减少是临汾市变干的主要原因,而冬季降水则表现出缓慢的增长趋势;(3)近60年,临汾市降水量表现出4 a~5 a和2 a的周期特征,而温度周期信号不明显.     

近59年合肥气温特征分析及其未来变化趋势预测

基于合肥市1957—2015年逐月温度资料,结合线性回归、Morlet小波和R/S分析等方法,对合肥气温特征进行分析。结果表明:合肥近59年年均温增幅为0. 205℃/10a,近37年增温幅度最大,为0. 391℃/10a;除夏季以外的其余季节增温趋势显著,春季温度增幅对年均温的增温贡献最大,为0. 370℃/10a;冬季最早于1990年发生增暖突变,全年和春秋两季均温都在1993年发生增暖突变;全年和四季温度振荡第一主周期为4-7a,全年和秋冬两季还存在11-14a的中长周期振荡。合肥温度时间序列存在十分明显的赫斯特现象,将温度交替变化的周期特征结合Hurst指数预测合肥未来一段时间内温度将继续升高,下一个7a主周期振荡后全年和春夏秋冬四季温度将分别升高0. 14℃、0. 26℃、0. 02℃、0. 12℃和0. 18℃。     

郑州城市热岛时空演变特征

利用2007—2016年的MODIS地表温度数据,运用3S技术分析郑州城市热岛效应的时空演变特征.结果表明:(1)郑州地表温度高值区和中等热岛区位于市区和郊区行政中心,下垫面山体和水体对地表温度的增长有一定的缓解作用;(2)郑州夜间的热岛强度强于白天,白天仅存在中等热岛区和弱热岛区,夜晚有极强热岛区和强热岛区存在;(3)郑州春季的热岛强度最强、夏季次之、秋冬最低,白天的热岛强度按照春、夏、秋、冬依次降低,夜间的热岛强度春夏强、秋冬弱;(4)近10年郑州的热岛强度呈现增长趋势,极强热岛区范围明显扩大.     

深圳地区夏季气温日变化时空分布特征

利用连续在线监测气象监测数据,统计分析深圳地区夏季气温日平均变化特征及时空分布,气温日平均变化中城市建成区地表气温的上升率和冷却率均低于城市郊区,气温日变化的水平分布直接受城市不同地表热容量差异分布、地理地形以及局地风环流等影响。深圳地区夏季的热岛现象在日最高气温和日最低气温两种情形均会出现,最低气温和最高气温时热岛强度相差2倍。地表热容量较高的城市建成区,容易产生地面气温上升的延迟效应和累积效应,导致居民的体感温度增加同时降低生活舒适度。     

南京城市热环境与土地利用关系研究

通过Landsat/TM遥感影像反演获取了南京市1988、1998、2002和2010年的地表温度和热岛强度,并进行了城市热环境变化分析。利用NDISI建筑指数获取城市建设用地信息,然后讨论城市地表温度与建筑指数的定量关系。结果表明:归一化之后的南京次高温、高温与特高温呈现明显上升趋势。随着热岛强度的分级越来越高,建设用地面积也越来越大,从定量分析来看,建设用地与地表温度呈线性正相关关系。随着建设用地面积的增加,地表温度上升速率加快。     

青海湖流域近50年气温、降水变化特征研究

本文对青海湖流域1961-2010年近50年来的气温和降水变化特征进行了研究,结果表明,青海湖流域气温呈明显的增加趋势,线性增温率最大达到0.40℃/10a;存在较为明显的4次增温期,特别是最近一次增温期,持续时间长,最大增幅达0.1℃/a.降水量虽然没有明显的增加趋势,但存在三次明显的增多期,最大降水量出现在1988-1989年间.在季节变化上,气温均出现了不同程度的增加趋势,尤其以冬季和秋季增温趋势最明显;降水的季节增幅不明显,降水主要集中夏季,夏季多年平均降水量为239.30mm,占全年降水量的65%左右.近50年气温、降水变化特征表明青海湖流域目前正处于增温增湿阶段.     

基于多源卫星资料的太原市城市热岛效应分析

“十五”以来,太原市建成区面积不断扩大,人口数量不断增加,人为活动以及下垫面的变化会影响太原市地表温度的时空分布,城市热岛现象也随之发生变化。为了对太原市今后城市发展及生态文明建设提供科学依据,利用Aqua/MODIS、数字高程、土地利用分类、城市灯光等多源卫星资料计算太原市2003～2019年城市热岛强度和城市热岛比例指数,分析太原市城市热岛效应时空变化特征,并结合高空间分辨率的Landsat8数据分析太原市热岛区和冷岛区下垫面特征。结果表明：2003～2019年,太原市辖区各县（市、区）城市热岛效应较强的月份主要发生在7月～9月,且多在8月城市热岛效应最强,辖区各县（市、区）中小店区城市热岛效应最强;近20年来,太原市辖区各县（市、区）城市热岛强度变化趋势不同,南部的小店区、晋源区和清徐县城市热岛强度整体增加趋势明显且逐渐相连成片,在今后城市发展中应重点关注,北部、东北部和西南部郊区的强冷岛区域的面积增加显著,有效缓解了所在县（市、区）的热岛强度;在城市发展建设中,注意金属、混凝土或塑胶等建筑吸热材料对局部热岛效应的加强作用,可通过大面积水体、植被等缓解局部地区热岛效应。     

京津冀城市群热岛强度遥感监测及其城市规模效应分析

本文利用MODIS月度地表温度产品(MOD11C3、MYD11C3)获取2001、2010和2016年京津冀城市群年平均和季平均地表温度数据,并结合夜间灯光数据和土地利用数据估算京津冀城市群各地级市城市热岛强度.分别从年度、季度、月度三个方面分析京津冀城市群各地级市2001—2016年城市热岛情况,并结合城市发展规模对其进行相关分析,以期为京津冀城市群后期城市规划提供参考依据.结果表明:2001—2016年间,京津冀城市群建成区面积扩大明显,且城市规模越大,建成区面积增长越大;京津冀城市群热岛强度与城市规模有关,一二线城市整体热岛强度高于三四线城市.根据京津冀城市群年度数据分析得出,年平均夜间热岛强度高于日间热岛,且二者差异随城市规模扩大而减小;从季度数据可以看出,冬季夜间热岛强于日间热岛,而在夏季日间热岛和夜间热岛的强弱关系则与城市规模有关,城市规模越大,日间和夜间热岛强度之间差异增大;通过分析逐月数据发现,日间热岛呈现出夏季高、冬季低的特点,峰值多在8月份出现,而夜间热岛各月份间无明显变化.