人工林冠层的湍流微气象特征

利用涡动相关系统测定黄河小浪底森林生态系统定位研究站人工林在萌芽期(2015年3月15日至4月15日,春季)和叶片成型期(2015年7月15日至8月15日,夏季)的微气象数据,分析了冠层湍流微气象特征、湍流强度、湍流风速标准差和总体输送系数,旨在深入了解森林生态系统的微气象特征,为进一步研究能量平衡与物质交换提供工作基础.结果表明: 冠层湍流谱在低频部分具有峰值频率,惯性副区具有明显的耗散趋势,基本符合-5/3规律.冠层结构对湍流强度影响明显,春季湍流旺盛时,风速小于3 m·s^-1,而夏季时风速小于2 m·s^-1.湍流风速标准差符合1/3次幂相似规律,且水平方向比垂直方向的拟合效果好.冠层风速在u、v、w 3个方向分量的风速标准差与摩擦风速比值在春季为2.55、2.06和1.30,在夏季为2.61、2.45和1.21.总体输送系数随稳定度的增加而逐渐减小,在不稳定层结和稳定层结条件下可相差1～2个量级,冠层结构对各方向的湍流风速具有直接影响,从而改变物质能量在冠层的扩散方向.     

高层住宅小区中心绿地布局对微气象影响研究

以北京聚福苑小区为原型, 基于ENVI-met 构建八种不同中心绿地布局的高层住宅小区模型, 对其在典型夏季晴天中多个时刻1.50 m 处微气象特征进行模拟分析。结果表明, 八种中心绿地布局下的高层住宅小区气温和相对湿度差异显著, 而风速却无显著差异。其中, 中心绿地为一整块绿地和绿地中间建有中心广场的布局方式, 相比于其他在中心绿地建设小路的布局, 具有明显的降温和增湿作用, 气温平均下降0.80 ℃, 相对湿度平均增加29.79%。中心绿地南北方向的小路对温度斑块具有明显的分割作用, 而东西方向的小路并没有; 小路越多越密集, 越有助于降低中心绿地高温斑块面积。下垫面类型对温度、相对湿度和风速有影响。该结果可为相同气候带中类似的城市住宅区的景观规划提供一定的理论支撑。     

华北平原参考作物蒸散量变化特征及气候影响因素

参考作物蒸散量是估算作物需水量的关键因子,对指导农田灌溉是有十分重要的现实意义。在气候变化的背景下,利用Penman-Monteith方法,计算华北平原典型站点1961 2007年逐日参考作物蒸散量,并从能量平衡和动力学角度对其分解,分析年际变化和季节变化特征;结合数理统计方法,研究影响参考作物蒸散量及其构成项变化的主次气候因子,为该区农田水分管理提供更有效的科学指导。研究结果表明:在华北平原全区温度显著上升、日照时数,相对湿度,平均风速呈显著下降的背景下,绝大部分站点参考作物蒸散量及构成项呈显著下降趋势。夏季的参考作物蒸散量和辐射项值相对最高,冬季值最低;春季的空气动力学项值相对比例最高。辐射项与空气动力学项年际间呈负相关关系,春夏两季之间呈不显著正相关趋势,秋冬两季呈不显著负相关趋势。辐射项的变化主要受日照时数、风速及温度的影响,其中风速的贡献是负效应;空气动力学项的变化主要受风速、相对湿度及平均温度的影响,相对湿度的贡献是负效应。参考作物蒸散量的变化主要受日照时数、相对湿度、温度日较差和风速的综合影响。此外,降水与其呈显著负相关关系,下降幅度略高于参考作物蒸散量的变化幅度。     

基于景观尺度过程模型的长白山地表径流量时空变化特征的模拟

运用已建立的景观尺度生态系统生产力过程模型EPPML对长白山自然保护区地表径流量的季节动态和空间分布特征进行了模拟,对其与环境因子间的相互关系进行了分析．模拟结果表明,长白山自然保护区地表径流量的季节进程表现出明显的三峰型,6月和9月出现低谷,8月达最大(2．58mm·d^-1),与土壤含水量的季节变化趋势十分相似．1995年地表径流量的模拟值平均为0．203m·年^-l,空间分布随海拔升高呈现明显增加的趋势,最高为高山流砾滩(0．619m·年^-1),最低为阔叶红松林(0．081m·年^-1)．年地表径流量与叶面积指数(LAI)呈极显著负相关指数关系(R^2＝0．857)．年地表径流量与气温和总辐射呈负相关关系(R^2分别为0．965和0．836),与降水量、相对湿度和风速呈正相关关系(R^2均大于0．950),还与土壤特性密切相关。     

南京市小气候日变化规律及其对人体舒适度的影响

于2005年7-9月,对南京市市中心繁华区、水体、郊区空旷地和森林绿地4个不同生境的日平均温度、湿度和风速等气象因子进行了24 h定点同步观测.结果表明:各点于翌日4:00出现气温最低值,13:00-14:00出现最高值,森林绿地日平均气温最低,市中心繁华区最高,市中心繁华区、水体于17:00气温突增,市中心繁华区和郊区空旷地气温日振幅较大;各观测点相对湿度最高值时段为0:00-翌日5:00,16:00-17:00为湿度最低时段,森林绿地日平均湿度最大,市中心繁华区最低;森林绿地、郊区空旷地的风速、风速变化幅度白天大于夜晚,风速11:00-12:00开始变小;南京市气候呈弱热岛效应,城郊日平均温差＜0.5℃;热岛对人体舒适度有负面影响,市中心繁华区、城市郊区空旷地白天人体舒适度始终低于森林绿地.     

上海市苏州河滨水带不同类型绿地和非绿地夏季小气候因子及人体热舒适度分析

对上海市苏州河西岸滨水带不同类型绿地(6个测点)和非绿地(4个测点)测点夏季空气温度、空气相对湿度、太阳辐射和风速4个主要小气候因子的差异进行了比较,并对各测点的人体热舒适度进行了主观和客观评价。结果表明:各测点的空气温度、空气相对湿度、太阳辐射和风速存在明显差异,平均值分别为34.1℃~37.9℃、38.2%~48.4%、138.5~506.7 W·m~(-2)和0.0~1.7 km·h~(-1)。人体热舒适度的主观评价结果表明受访者普遍认为各测点气温偏高、湿度大、太阳辐射一般、风速小,人体舒适度较差;客观评价结果表明各测点的预测平均投票(PMV)、生理等效温度(PET)和标准有效温度(SET*)分别为2.9~4.9、35.8℃~50.0℃和26.9℃~38.7℃。在绿地测点中,P3测点(非临水-灌草-半开敞空间)的空气温度平均值最低,P5测点(临水-乔灌草-半围合空间)的空气相对湿度平均值最低、但风速平均值最大,P2测点(临水-乔草-半开敞空间)的太阳辐射平均值及PMV、PET和SET*值均最低;在非绿地测点中,P10测点(临水-木制硬质铺装-开敞空间)的空气温度平均值、太阳辐射平均值及PMV、PET和SET*值均最低,P9测点(非临水-板石制硬质铺装-开敞空间)的空气相对湿度平均值最低,P4测点(临水-砖石制硬质铺装-开敞空间)的风速平均值最大。总体而言,与非绿地测点相比,绿地测点的空气温度、太阳辐射及PMV、PET和SET*值均较低,但风速较高。综上所述,受访者在绿地中的人体热舒适感觉优于非绿地,因此,建议在上海市苏州河滨水带规划设计中优先采用绿地形式,尤其是临水-乔草-半开敞空间和临水-乔灌草-半围合空间的绿地形式。     

嫩江高峰林区鸟类迁徙与气象因子的相关性初探

2001～2010年在黑龙江省嫩江县高峰林场开展了鸟类环志研究工作,共环志鸟类173种238672只,其中春季142种102285只,秋季147种136387只,隶属14目41科。春季以小鹀Emberiza pusilla、红胁蓝尾鸲Tar-siger cyanurus、黄眉柳莺Phylloscopus inornatus、栗鹀E.rutila、黄眉鹀E.chrysophrys、燕雀Fringilla montifringilla、田鹀E.rustica、黄雀Carduelis spinus等8种为迁徙鸟类的优势种,累计75145只,占春季环志数量的73.5%;秋季以白腰朱顶雀Carduelis flammea、黄雀、田鹀、燕雀、黄眉柳莺、煤山雀Parus ater、北朱雀Carpodacus roseus等7种为迁徙鸟类的优势种,累计99335只,占秋季环志数量的72.8%。利用统计软件对气象因子中的平均气温、日最高气温、日最低气温、平均水汽压、日最低气压、日最高气压、相对湿度、地面平均温度、平均风速、最大风速、最大风速的风向、日照时数与春秋季迁徙鸟类的优势种的相关性进行了分析,发现地面平均温度、日最高气温与鸟类迁徙的相关性很强。在春季,与鸟类迁徙的相关性很强的还有日最高气压,而秋季则是日照时数。相对湿度在鸟类迁徙中呈很强的负相关。     

栓皮栎人工林冠层温度变化特征及其与微气象因子的关系

基于2011年栓皮栎主要生长季(5-8月)的冠层温度数据及同步观测得到的冠层微气象资料,分析了典型晴天和阴天条件下华北低丘山地栓皮栎人工林冠层温度(Tc)的变化特征及其与微气象因子的关系.结果表明:晴天日9:00-16:00,栓皮栎人工林林冠边界层处于不稳定状态,Tc比空气温度(Ta)平均高3.55℃;阴天日Tc的变化较晴天条件下平缓;Tc与Ta、净辐射(Rn)、相对湿度、风速等冠层微气象要素的复相关达极显著水平,其复相关系数为0.825;影响Tc的主要气象因子是Ta和Rn,二者对Tc的影响程度与天气状况有关.     

辽宁大洼地区日光温室小气候特征

利用2012年4月—2013年5月大洼日光温室内外小气候观测资料,分析不同天气条件下温室内外小气候变化特征及温湿度效应。结果表明:晴天、多云、阴天和降水时温室内最高气温为28.9~29.6、23.8~27.5、14.6~22.9和10.3~21.4℃,比温室外高5.5~33.5℃;晴天、多云、阴天和降水时温室内最低气温为5.3~9.0、6.8~9.9、5.8~11.0和4.0~7.9℃,比温室外高2.5~20.8℃。4种天气条件下温室内最低相对湿度为44.8%~67.7%、59.4%~78.3%、74.7%~91.8%和82.4%~99.9%,比温室外高0.8%~27.1%;温室内最大相对湿度比温室外略高或持平。温室内外温差在白天尤其中午前后较大,在夜间较小;而湿度差在夜晚或凌晨较大,在白天较小或无差异。晴天增温增湿效果高于其他天气条件,冬季增温增湿效果高于春季和秋季。温室内总辐射日出前和日落后为0W·m-2,最大值出现在正午前后。     

气候舒适度在不同海拔的时空变化特征及其影响因素

气候舒适度是在气候变化背景下评估热量变化的方式之一.本研究基于1984-2013年间贵州省84个气象台站的逐日观测数据,采用通用热气候指数(UTCI)讨论不同海拔的气候舒适度时空变化规律及主要影响因子,定量分析了不同海拔地区各气候因子对UTCI的影响差异.结果表明: 1984-2013年间,贵州省多年平均UTCI与气温在空间分布格局上有很强的一致性,均表现为温度随海拔升高而降低,全省大部分地区年舒适天数在180～240 d之间;贵州省各站点UTCI增幅随海拔升高而增大,且UTCI变化幅度[-0.58～1.38 ℃·(10 a)^-1]高于气温变化幅度[-0.36～0.45 ℃·(10 a)^-1];在全省范围内,UTCI与各气候因子的相关关系由大至小依次为气温、风速、气压、相对湿度和云量,相关系数分别为0.899、-0.855、0.818、-0.373和-0.042;在不同海拔地区,不同因子与UTCI的相关系数变化有很大的不一致性.随海拔升高,UTCI受气温影响逐渐减弱,风速的影响程度增大.     

基于MODIS卫星火点的浙江省林火季节变化及驱动因子

研究林火变化趋势和驱动因子,可为林火预防和管理提供科学依据。本研究基于MODIS卫星火点数据,结合气象(日平均风速、日平均温度、日相对湿度、气温日较差、日累计降水)、人为(到公路距离、到铁路距离、到居民点距离、人口密度、人均GDP)、地形和植被因素(高程、坡度、植被覆盖度),运用趋势分析法、Logistic回归模型,对浙江省2001—2016年林火变化趋势和驱动因子进行研究。结果表明: 浙江省春、夏季林火呈显著上升趋势,秋、冬季林火呈先上升后下降趋势,秋季下降趋势显著。浙江省各季节林火预测模型拟合度均较高,模型预测准确率分别为75.8%(春季)、79.1%(夏季)、74.7%(秋季)和79.6%(冬季)。浙江省春、夏季林火发生与变化受气象、人为、地形和植被因素的显著影响;秋、冬季林火发生与变化主要受气象因素影响。在影响因素复杂、高火险区域分散的春、夏季,林火管理应重点加强人为活动管理和防火宣传教育;在秋、冬季,可通过在高火险区集中分布的西南地区增设瞭望塔和监控设备进行监测和管理。     

陕西吴起植被动态及其与气候变化的关系

使用归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)资料,分析了陕西省吴起县1982-2003年NDVI的演变情况及其与气候变化的关系。结果表明,22年来植被覆盖状况尽管有波动起伏,但整体在持续转好,表现在低覆盖率植被面积在减少,高覆盖率植被面积在增加;年平均NDVI与降水量呈正相关,植被覆盖的改善有利于减小风速;从季节平均值来看,春季降水量与夏季NDVI、夏季降水量与秋季NDVI的相关性均极显著(P<0.01),并且夏秋两季的降水量与年NDVI相关性也显著,说明降水量是影响吴起县植被分布状况的关键性因子;春夏季蒸发量与夏季的NDVI均呈极显著的负相关(P<0.01);春夏季相对湿度与夏季的NDVI呈极显著的正相关(P<0.01),冬季相对湿度与冬季的NDVI呈极显著的负相关(P<0.01)。     

广西南宁郊区杧果园小气候初步研究

在冬半年(9~2月),对广西南宁市郊杧果园内及空旷地主要气象要素进行对比观测,结果表明,①果园内日平均光照强度为7390 lx,比空旷地(13830 lx)减少46.6%。②果园内日平均气温为21.3℃,比空旷地(21.5℃)低0.2℃;气温日较差比空旷地低0.1℃。③果园内土壤浅层(0~20cm)日均温为20.4~21.1℃,比空旷地(23.3~24.4℃)低1.8~2.8℃;果园内土温日较差为0.5~6.8℃,比空旷地(1.3~12.8℃)低0.8~6.0℃。④果园内日均相对湿度为77%,比空旷地(74%)高3%。⑤果园内日均风速为0.26m/s,比空旷地(1.25m/s)低79.2%。观测数据表明,杧果园内光照强度减弱、温度日较差降低、相对湿度升高、风速减少的效果极为显著。     

气象因素对芒果蓟马种群数量动态的影响

明确芒果园中蓟马复合种种群动态与气象因子之间的关系。用粘虫板定期定点监测芒果园中蓟马的种群消长情况;通过相关分析、主成分分析和灰色关联分析,分析其与气象因素的关系。芒果花期蓟马种群数量为全年发生高峰。相关分析结果表明,监测日蓟马种群数量与日平均气温(℃)、日最大风速(m/s)显著正相关,与日最低气温(℃)显著负相关。芒果花期蓟马种群数量与2月降水量(mm)、3月平均风速(m/s)、1-2月平均气温(℃)、2月月均最高、最低气温(℃)、2-3月平均相对湿度(%)及1-3月平均最小相对湿度(%)显著相关。主成分分析表明,月平均温度(℃)和月最低气温(℃)是影响蓟马种群动态的主要因素,对蓟马种群动态的影响达56.0%。灰色关联分析表明,月均最低气温(℃)对芒果蓟马种群数量影响最大。月最低气温(℃)和月平均温度(℃)是影响芒果园中蓟马复合种种群数量动态的主要气象因素。芒果蓟马复合种种群数量受食物、种群扩散、天敌、自身繁殖和气候因素的共同影响。     

城市绿地和建筑格局影响热环境的模拟研究

景观类型和格局能够影响城市热环境,但是在不同小区域背景下,它们的贡献差异尚缺少定量研究。将实地监测与数值模拟技术相结合,对北京市典型景观的风速场与温度场进行模拟研究,分析天空开阔度、绿地面积与风速、地表温度之间的关系。在此基础上,探讨绿地形态与绿地温度及地表温度的关系,同时设计多种典型的城市绿地、建筑格局在计算机中进行模拟,揭示不同绿地、建筑景观配置下热环境的影响因素。结果表明：（1）天空开阔度和风速是影响城市小区域热环境的重要因素,天空开阔度与地表温度显著负相关,高风速会明显降低地表温度;（2）绿地面积和形态是影响区域地表温度与气温的重要因素,占比10%-50%的绿地降温强度为1.4-2.2℃,面积越大、形态越复杂,降温效应越明显,分散的绿地降温效应优于集中式绿地;（3）迎风向呈两端低中间高的建筑分布可显著改善热环境,较其它格局气温约低1.6℃。研究结果对于指导城市景观设计改善城市热环境具有一定的参考价值。     

1961—2010年安徽省参考作物蒸散时空变化特征及成因

基于联和国粮农组织推荐的Penman Monteith公式和60个台站1961—2010年逐日气象观测资料,估算了安徽省的参考作物蒸散量(ET₀),在对ET₀空间分布特征和时间演变规律进行分析的基础上,定量探讨了安徽省影响ET₀变化的主导因素.结果表明: 研究期间,安徽省ET₀的年平均值约为878.58 mm·a^-1,夏季最大,冬季最小.年平均ET₀呈现由北向南、由低海拔向高海拔递减的空间分布特征.ET₀的变化主要归因于日照时数和风速,而气温和相对湿度的作用较小.由于日照时数和风速的共同负贡献明显超过气温和相对湿度的共同正贡献,导致安徽省ET₀整体上以-1.61 mm·a^-1的速率显著下降.ET₀在春季呈不显著的微弱上升趋势;夏季ET₀以-1.37 mm·a^-1的速率显著下降;秋、冬季的ET₀微弱下降,但趋势不显著.春、秋、冬季ET₀变化的主导因子是风速;夏季的主导因子是日照时数.ET₀变化的主导因子存在明显空间差异.有36.7%站点的年平均ET₀变化的主导因子是风速,主要分布在淮北南部和沿淮地区;其他大部分地区的主导因子都是日照时数.
     

天津市滨海新区城市规划对局地气候的潜在影响

为了研究城市规划对局地气候的影响,以位于天津市滨海新区南部的南港工业区为例,应用区域边界层模式模拟了城市规划前后该区域气候环境要素的变化,同时分析了对该区域石化工业生产的可能影响。结果表明:城市规划对四季温度均有明显的影响,春季主要以降温为主,降幅在13:00最高,可达到0.6℃;城市规划对冬、夏、秋三季温度的影响主要表现为白天降温,而晚间增温,其中冬季气温的变幅高于夏、秋季;城市规划对冬、春、秋三季的水平风速均有明显的增加作用,其中秋、冬两季的风速增加最为明显,最高增加了0.6m.s-1,春季次之,增幅均在0.4m.s-1以上,夏季仅有微弱增加,为0.2m.s-1;气温变化(夜间升高、白天降低)以及风速的提高,有利于该地区石化工业作业生产,增加了夏季作业工人的舒适度,降低了石化工业的风险,同时风速的增加有利于污染物的扩散。总体上,城市规划使该区域气候环境要素发生了明显的改变,有利于石化工业的作业生产。     

1961—2019年辽宁省高温天气变化特征

深入理解高温热浪天气的变化特征、辨识其影响因素,对于科学防控高温天气的危害、保障经济社会可持续发展具有重要意义。本研究基于1961—2019年6—8月辽宁省23个气象站点的日最高气温、相对湿度和风速数据,分析日最高气温(Tx)、日最高体感温度(AT)和高温热浪(连续3 d≥35 ℃)的变化特征,并采用灰色关联度分析气象因子对AT的影响。结果表明: 1961—2019年,辽宁省各站点6、7和8月Tx的平均值分别为26.19、28.29和28.14 ℃,气候倾向率平均值分别为0.17、0.20、0.17 ℃·(10 a)^-1,AT的平均值分别为27.35、31.13、31.08 ℃,气候倾向率平均值分别为0.38、0.35、0.28 ℃·(10 a)^-1。6—8月,研究区各站点Tx、AT与其气候倾向率均呈显著负相关关系,说明夏季Tx、AT低值区的增温幅度大于高值区,应重视研究区夏季Tx、AT低值区的高温防御。6—8月,各站点日最高气温≥35 ℃日数平均值为0.85 d·a^-1,6、7月明显大于8月,高值区主要位于辽宁西部,低值区主要位于辽宁南部和滨海地区,平均增加速率为0.20 d·(10 a)^-1。各站点多年平均高温热浪次数为0.071次,高值区主要分布在西部地区,南部和滨海地区未出现高温热浪事件。关联度分析表明,6月最高体感温度与相对湿度关系最密切,而7月和8月最高体感温度与最高气温关系最密切。因此,在高温天气预报预警中应充分考虑相对湿度的影响。     

大棚模拟条件下角倍蚜春季迁飞数量动态及其与气象因子的关系

2009-2011年,在四川峨眉对大棚模拟条件下角倍蚜春季的迁飞数量及其与气象因子的关系进行观察分析,结果表明春迁蚜的迁飞活动与天气条件密切相关,在迁飞期内,当日平均气温≥9℃、最高气温≥13℃、平均相对湿度≤80％,春迁蚜开始迁飞;当日平均气温≥15 ℃、最高气温≥22 ℃、日照时数≥7 h、平均相对湿度≤65％,春迁蚜大量迁飞.在迁飞初期和中期,春迁蚜迁飞数随气温升高而增加.当天气条件适宜时,春迁蚜日迁飞数量的变化为单峰型,前期和末期低、中期高;当迁飞期内遭遇激烈降温,日迁飞数量波动较大,呈双峰或多峰型,同时迁飞期延长、迁飞率和单位面积迁飞量下降.相关分析与主成分分析结果:春迁蚜日迁飞数与平均气温、日最高气温和日照时数呈极显著正相关(P＜0.001),与平均相对湿度、最小相对湿度呈显著负相关(P＜0.05),与日最低气温和降水量相关性不显著(P＞0.1);表明温度和湿度是影响春迁蚜迁飞的关键因子,日照次之.     

黑龙江省2010～2020年猩红热发病与气象因素的关联性研究

分析黑龙江省气象因素与猩红热发病的关系,建立时间序列模型,为今后制定更科学有效的猩红热防控策略提供参考依据。收集黑龙江省2010～2020年猩红热月发病数据以及同期气温、气压等气象资料,应用广义相加模型分析气象因素与猩红热发病之间的关联程度和形式。结果发现: 猩红热全年均有发病而且呈现出较为典型的双峰型特征,在春季的4～5月份和冬季的11～12月份发病数达到高峰;月平均气压、月平均相对湿度、月日照时数和月平均风速的P值均小于0.05,表明具有统计学意义。同时,RR(相对危险度Risk Ratio)值均小于1,即猩红热发病与四个气象因素呈负相关。黑龙江省猩红热发病每年存在两个流行高峰,主要以冬季为主,发病数随着月平均相对湿度、月日照时数、月平均风速与月平均气压的升高而降低。