耦合气候效应的建筑碳排放控制路径

《建筑节能(中英文)》2024年第6期封面设计,聚焦建筑业的“能”“碳”双控主题,提出在气候效应耦合视角下的研究思路与框架。建筑碳排放与城市气候存在复杂的互馈机制,一方面,城市冠层内不同区域的人为热通量、CO_(2)等温室气体的排放强度不同,使局地微气候环境产生了明显的空间分异;另一方面,城市气候环境的空间分布差异,使不同环境中建筑的采暖、制冷、通风与采光能耗差异显著,从而影响了直接或间接的碳排放总量。

街头乔木景观结构的微气候效应数值仿真

为了提高城市环境质量以及热舒适度,模拟微气候效应受街头乔木景观的影响,提出街头乔木景观微气候效应数值模拟方法。分析街头乔木景观的传热过程,对街头乔木景观微气候模拟时,通过蒙特卡洛法获取固体表面的位置和形状,简化求解过程,并采用杰勃哈特法计算表面网格吸收反射能量的吸收量,得到辐射系统内太阳辐射的分配情况。结合城市气象学、计算流体力学和热力学,通过ENVI-met软件构建ENVI-met模型,实现街头乔木景观微气候效应的数值模拟。仿真结果表明,街头乔木景观的平面布局、种植量以及乔木结构都会对微气候效应产生影响。

模拟分析揭示三峡水库成库以来的气候效应:局地和近地层,而不是区域

针对以往三峡水库气候效应数值模拟研究中,水库参数化方案简约及模拟时段未涉及成库以来高水位运行阶段等不足,在中尺度气象模式中,通过扩宽水体面积和抬升水位高度的方式对三峡水库引起的陆面参数变化进行描述,进而采用敏感性数值试验及统计分析等手段,评估了三峡水库成库以来高温干旱(2013年)和低温洪涝(2020年)年景下,关键气象要素对水库运行的响应特征。结果表明:两种典型年景下水库运行均会造成近地层气温降低(0.98~1.27℃)、相对湿度增加(3.9%~5.5%)和风速增大(0.43~0.68m/s),同时响应强度的日变化导致近地层气温和相对湿度的日较差减小、平均风速的日较差增大;尽管上述变量的变化幅度与该地区气候的自然变率相当,但水库运行对气温和相对湿度的影响范围基本限制于水库周边约2 km,垂直方向则大多低于200 m,对风速的影响范围可扩展至水库周边约12 km,垂直方向延伸至200 m左右,且响应强度均随水平距离和垂直高度的增加而显著减小。尽管数值试验放大了三峡水库的气候效应,但作为典型的河道型水库,三峡水库成库以来的不同气候年景下,水库运行产生的气候效应基本限制在近地层、局地范围内,未对区域气候产生明显影响。

东北亚陆缘晚白垩世岩浆作用对古太平洋俯冲作用变化的制约及其气候效应

晚白垩世是古太平洋俯冲板块运动变化的关键时期。本文总结了东北亚陆缘晚白垩世火成岩的时空分布特征,结合火成岩地球化学数据,探讨该时期岩浆作用与古太平洋俯冲及气候变化之间的潜在联系。东北亚陆缘晚白垩世火成岩分布范围由陆内至陆缘明显收缩,指示古太平洋板块俯冲-后撤过程。火成岩展布方向发生小角度偏转,可能是俯冲板块在深部地幔流影响下发生变形以及不同位置后撤速率差异所致。该时期东北亚陆缘经历了地壳减薄和岩浆初始温度上升,暗示板块后撤诱发陆缘向地幔流,引起地壳减薄并形成具有较高初始温度的岩浆。晚白垩世东北亚陆缘地区经历了由升温到降温的过程,与岩浆作用变化相对应,暗示岩浆活动与区域古气候变化具有潜在协同性。

西北干旱区绿洲系统小气候效应研究

西北干旱区绿洲具有特殊的小气候特征。以金塔绿洲为例,选用“绿洲系统非均匀下垫面能量水分交换和边界层过程观测与理论研究(2007—2010)”的“金塔高分辨率资料同化再分析产品数据资料”进行绿洲系统小气候分析,重点对绿洲与周边沙漠做平均日变化的比较,研究再现了中国西北干旱区绿洲小气候特征。结果表明:干旱区绿洲系统下垫面的非均匀性致使沙漠和绿洲受热增温幅度不同。沙漠气温日变化幅度较绿洲偏大。绿洲上空气温较周围沙漠低,湿度较沙漠大,绿洲表现出明显的冷岛、湿岛效应,这在模拟图上有很好的体现。此外,空气相对湿度的最低值出现在08:00,表现出夜间是水汽聚集过程,白天是水汽耗散过程。

西太平洋副热带高压的变化趋势及其气候效应

文章采用1948—2016年2.5°×2.5°夏季6月、7月、8月三个月500 hPa风场观测资料,以及同期NCEP/NCAR再分析资料,通过对西太平洋副热带高压年代际平均西脊点位置统计计算以及1979年前后气候要素变化,分析在全球变暖的大环境下,1979年前后西太平洋副热带高压年代际变化趋势,以及这种变化对西太平洋以及东亚大陆可能产生的影响。结果显示:西太平洋副热带高压在1979年前后年代际移动趋势是东退衰弱,使1979年前后陆地区域温度整体上升,盛夏雨带呈现东移态势。江淮地区与华北地区平均雨带的位置在1979年前后均呈现东移态势,两个地区平均雨带的位置在1979年前后均东退了约3个经度,比西太平洋副热带高压在1979年前后年代际东退幅度小一些。

论设计气候效应:兼论气候变化下的设计应对策略

设计作为一种特殊的人类活动,事实上已经成为气候变化的重要影响因素之一。基于这一认知,提出"设计气候效应"概念,论述设计气候效应的特征及构成、表征方法及研究框架,并从底限效应、效率效应、物质效应、型塑效应、生态效应5类设计气候效应着手,从安全策略、预防策略、优材策略、原型策略、低碳化策略等方面探讨了提升正向设计效应以应对气候变化的设计策略。

春小麦田喷灌的水量分布及小气候效应

春小麦喷灌的田间观测表明 ,在灌浆初期 ,春小麦冠层的截留水量可达 2 5 %～ 30 % ,冠层截留水量可使冠层下方的均匀系数比冠层上方提高 10 .1%～ 12 .7% .喷灌的水分飘移蒸发损失可达总水量的 2 0 %～ 2 5 % .春小麦喷灌可以降低空气和土壤温度 ,增加空气实际水汽压和相对湿度 ,这对抑制作物蒸腾将起一定作用 .

上海中心城区河流及水体周边小气候效应分析

选择上海中心城区6处不同类型的城市河流及水体,对其周边环境进行了温度和相对湿度的实地监测.由于水体小气候效应受到诸多因素的影响,本文通过比较各水体不同季节上下风向的温湿特征及人体舒适度效应,初步分析城市河流及水体周边的小气候效应,并探讨其主要影响因素.研究表明:(1)水体面积是影响其小气候效应的重要因素,在不同季节的实测期间,长风公园银锄湖下风向温度比上风向低1-3℃,相对湿度高6％-14％.(2)水体周边的建筑物布局影响水体小气候效应,中远两湾城内密集的高层建筑,改变空气自然流动状况,从而影响附近的苏州河在自然环境状态下应产生的小气候效应.(3)"水绿"复合生态系统有利于河流水体小气候效应的发挥,潍坊公园附近的张家浜两岸具有开阔的绿化空间,在实测期间,上下风向的温差为1.5-2℃,湿度差为4-8％,人体舒适度作用较显著.(4)喷泉等人工设施强化了水体的小气候效应,实测期间太平桥绿地人工湖在喷泉开启时比关闭时上下风向温差大0.3℃、相对湿度差增加4％.(5)水体在暖热的春夏季比寒冷干燥的冬季具有更加明显的人体舒适度效应.

南亚热带鹤山三种人工林小气候效应对比

先锋生态系统的小气候效应是评价它们在植被生态恢复过程中恢复效能的主要指标之一。对 1 4龄的马占相思 ( Acacia mangium)、荷木 ( Schima superba)、湿地松 ( Pinus elliotii)人工林小气候效应的对比研究表明 ,荷木林的降温保湿效应最好。气温 (最高温、最低温和平均温 )和土壤温度 (地表最高温、最低温和平均温度 )均为 3种林分中最低。荷木林林内气温一般比马占相思林和湿地松林低 0 .1～ 0 .5℃ ,地表和土壤温度一般低 0 .3～ 2 .5℃ ,相对湿度高 1 .2 %。对荷木林和湿地松林温、湿度垂直方向上 4个层次 (距地0 .5 m,2 .0 m,4.0 /5 .0 m,9.0 m)上的观测结果表明 ,湿季林内温度随高度增加而增加 ;在最冷月 ( 1月份 )时 ,林内温度随高度增加而减小。无论是干季还是湿季 ,林内湿度都随林分高度的增加而减小。结合林分结构调查、森林土壤养分含量等资料 ,初步认为 ,南亚热带地带性森林植被人工恢复实践中 ,荷木等本地树种更为适宜。

近30年吉林市景观格局变化及气候效应

在ArcGIS、ENVI、Excel和FRAGSTATS软件支持下,利用景观指数中的斑块数量、最大斑块指数、斑块密度、周长面积分维数、聚集度和香农多样性指数,对1980年、1995年和2010年的吉林市景观格局进行了分析。结果表明:近30年间吉林市斑块数量、斑块密度、周长面积分维数和香农多样性指数呈先增加后减少的趋势,聚集度呈先减少后增加的趋势,最大斑块指数逐渐减少;林地景观面积、草地景观面积一直在减少,湿地景观面积呈先增加后减少趋势,旱田景观面积逐渐增加。在东北地区气候变化背景下,吉林市景观格局的变化对该区气候产生了一定的影响,使该区气温上升、降雨量减少。吉林市景观格局变化与气温、降雨量变化的空间分布格局有较好的对应关系。

中国地区大气气溶胶辐射强迫及区域气候效应的数值模拟

利用太阳直接辐射日总量和日照时数等多年观测资料，反演了中国地区大气气溶胶０７５μｍ光学厚度的年、月平均值，分析了我国大气气溶胶状况的时空分布特征。据此，在中国区域气候模式中考虑气溶胶的辐射影响，模拟中国地区气溶胶直接辐射强迫的大小及气候响应的季节变化特征。计算结果表明：我国大气气溶胶光学厚度多年平均分布状况是以四川盆地为大值中心向四周减少；长江中下游武汉附近和南疆盆地为另两个大值中心；青藏高原为气溶胶低值区；我国绝大部分地区春季气溶胶光学厚度值最大，各地气溶胶光学厚度最小值出现的季节则有所不同。气溶胶辐射强迫介于－５３～－１３Ｗ／ｍ２之间；辐射强迫具有春、夏季大，秋、冬季小，冬季南方偏大，夏季北方偏大的特征。气溶胶辐射强迫的分布与其光学厚度的分布基本一致。由于气溶胶的影响，中国大陆地区地面气温均有所下降，四川盆地到长江中下游地区以及青藏高原北侧到河套地区降温最为明显，分别可达－０４ｏＣ和－０５ｏＣ。气候响应具有明显的季节特征。地面气温的变化除与辐射强迫的大小有关外，还受大气环流的影响。

中国西部不同类型冰川区积雪及其融水径流中稳定同位素比率的时空变化及其气候效应

为了调查和比较我国海洋型、大陆型和极大陆型冰川覆盖区大气降水、冰川、积雪和融水径流系统内稳定同位素比率的时空分布特征和冰雪相变时的现代同位素分馏过程,在2000—2003年间,按照季节和海拔高度分别对玉龙雪山、慕士塔格峰,念青唐古拉山的桑丹康桑峰以及天山乌鲁木齐河源的1号冰川积雪和冰雪融水径流进行了系统的采样研究.结果表明:在以玉龙雪山为代表的海洋型冰川区,新雪内的1δ8O呈现出显著的时间与空间变化,在冬季表现为“高度效应”,即δ18O值随海拔高度升高和气温降低而降低,反映出冬季风降水的特征;而经过融化的夏季积雪受到“降水量效应”、雪中含水量、蒸发等因素的影响,稳定同位素产生分馏变化“高度效应”空间变化比较复杂,反映出夏季风降水的特征,念青唐古拉山夏季积雪也有相似的特征.在极大陆型冰川分布的慕士塔格山地区和亚大陆型冰川分布的天山乌鲁木齐河源地区,夏季新雪中1δ8O则表现为“高度效应”或者“温度效应”.无论在海洋型冰川或者大陆型冰川分布区,经过融化或正在消融的残余积雪内都有明显的同位素分馏变化,1δ8O值比新雪高.受蒸发作用的影响,冰雪融水在流动过程中,1δ8O随海拔高度的降低、流程和流动时间的增加而增加.由于气候条件的差异,海洋型冰川区冰雪融水相变过程中的同位素分馏和化学作用都比大陆型冰川区强.

硫酸盐气溶胶直接和间接辐射气候效应的模拟研究

将大气化学模式引入到区域气候模式中 ,实现同步计算大气化学成分和气象要素 ,以中国地区 1994年 1、4、7、10月为研究对象 ,模拟了 4个月的气候变化 ,通过分析发现 :硫酸盐气溶胶的直接和间接辐射效应都使大气顶产生负的辐射强迫 ,使地面气温下降 ;间接效应的引入加剧了辐射强迫和地面降温 ,是一个不可忽视的重要过程 。

城市中水体的微气候效应研究

应用观测资料分析和数值模拟的方法来研究城市中水体的微气候效应,结果表明,城市中的水体对其周边的小气候有着明显的调节作用。城市中商业区温度最高、湿度最小;交通区次之;水体附近温度最低、湿度最大,平均湿度比商业区高出约10%。水体区的月平均温度日较差比其他功能区明显大。水体区的月平均温度比其他功能区低0.37-1.15℃。水体对环境的影响主要发生在上风岸2 km以内和下风岸9 km以内,以2.5 km以内最为明显。水体的面积和布局是影响小气候效应的重要因素。水体面积越大对环境影响越大,单块的小于0.25 km2的水体对环境的影响不明显,但是多块、密集分布的小面积水体会对环境的降温增湿效果更显著。在本文个例中,与其他湖泊邻近的面积为1.25 km2的水体,可以使2.5 km之内温差达到0.2-1.0℃,水汽比湿增加0.1-0.7 g/kg。相对孤立的面积为2 km2的水体,可以使1.0 km范围内降温幅度0.6℃,水汽比湿增加0.1-0.4 g/kg。水体可以使地面风速增加,一般能使风速增加0.1-0.2 m/s。

青藏高原抬升加热气候效应研究的新进展

对近4年来关于青藏高原加热影响气候的研究进行回顾。首先介绍利用位涡方程和热力适应理论,揭示夏季高原上空低层气旋式及高层反气旋式环流结构稳定维持的动力学机理。结果表明高原加热作用造成的低层正涡源显低层气旋式环流得以稳定维持的重要原因。而边界层摩擦产生的负位涡是平衡正位涡的主要因素。高原加热还在高原上空形成负位涡,它影响着盛夏的大气外流,是青藏高原上空强大而稳定的反气旋环流得以维持的重要因素。在春夏过渡季节青藏高原非绝热加热对大气环流季节变化以及亚洲季风爆发的影响方面,进一步确认了感热加热在过渡季节早期(5月中旬以前)环流演变中的重要作用。青藏高原非绝热加热的时间演变引起了海陆热力差异对比的变化,使副热带高压带首先在盂加拉湾东部断裂,亚洲季风因而在盂加拉湾爆发。结果还表明,用纬向风垂直差异的时空分布能更准确地表示季节变化的区域差异。在青藏高原非绝热加热与北半球环流系统年际变化的联系方面,发现夏季青藏高原的加热强(弱)的年份,高原感热加热气泵(SHAP)高(低)效工作,使高原加热对周边地区低层暖湿空气的抽吸效应和对高层大气向周边地区的排放作用加强(减弱),高原及邻近地区的上升运动、下层辐合和上层辐散均增强(减弱),从而影响着高原和周边地区的环?

哀牢山过山气流的气候效应

本文研讨哀牢山脉北段西南季风与东北季风的过山气候效应。

我国平原农区复合农林业小气候效应研究概述

通过对近 5 0年来我国平原农区复合农林业小气候效应总结 ,指出农田防护林及农林间作等复合农林业模式具有降低风速、调节气温和改善农田水分状况等小气候效应 。

末次盛冰期中国海古地理轮廓及其气候效应

本文是联合国政府间海洋委员会西太平洋分委员会（ＩＯＣ／ＷＥＳＴＰＡＣ）发起的“西太平洋古地理图编图计划”中国海部分的初步成果，用１０１个站位的１４Ｃ测年和２２个站位的氧同位素资料编制了本次盛冰期（２００００—１５０００ａＢ．Ｐ．）资料图、古地理图和古海洋图等三张图件。末次盛冰期低海面时中国海轮廓发生重大改观：陆架出露约１．５５×１０６ｋｍ２；表层海流改组以及表层海水温度剧降（比现代低３．５—６℃），比当时同纬度开放大洋表层海水温度下降剧烈。海区面积减少和表层海水温度下降使中国海蒸发量大大降低。根据海陆蒸发速率差异和表层海水温度与蒸发作用之间的关系，估算出末次盛冰期中国海年蒸发量比现代降低约１２×１０（１１）—２０×１０（１１）ｍ３，或相当现代中国年降雨量的１／５—１／３。同时，末次盛冰期陆架暴露、地表反照率增高使地表对太阳辐射吸收作用减弱。总之，冰期旋回中国海在气候变化中起着重要作用。然而，要获得中国气候演化中海洋因素的定量或半定量数据尚需大量实际资料和数值模拟方能实现。

红壤丘陵果农复合系统的小气候效应初步观察

果农复合系统是江西丘陵红壤开发的主要模式。试验表明，果农复合系统能增加空气湿度，调节温度，稳定土壤水热状况，对改善小气候具有一定的作用，从而为改善整个小流域的气候环境创造了条件，是一种值得推广的耕作模式。