影响华北重度和轻度高温热浪的大气背景场差异分析

首先识别了1961—2020年华北地区的高温热浪事件,在此基础上筛选出重度和轻度高温热浪事件多发年份,对比分析了重度和轻度高温热浪事件的时空变化特征以及大气背景差异。结果表明,重度和轻度高温热浪发生频次的高值区分别位于华北北部和中南部。自20世纪60年代以来,华北重度和轻度高温热浪事件频次均呈现显著的增长趋势,其中重度高温热浪事件频次的增加更为明显。对应华北重度高温热浪事件多发,东亚中纬度地区为准相当正压结构的异常反气旋性环流控制,华北地区位于异常反气旋性环流的东南部。在该异常环流背景下,华北地区上空呈现异常下沉运动、云量偏少、大气整体偏干。在异常下沉绝热增温的同时,晴朗干燥的配置有利于更多的太阳辐射到达地表,相应的向上长波辐射和感热通量增加,进一步加热近地表大气。在华北轻度高温热浪事件高发年,华北位于异常反气旋(东南侧)和气旋(西北侧)性环流之间,主要受异常西南风控制。异常西南风向华北输送暖平流加热大气的同时,增加了华北上空的水汽。偏多的水汽捕获更多的长波辐射并反射至地表,利于气温升高。

山地城市高温热浪灾害空间识别与风险评估——以重庆市为例

【目的】以重庆市为代表的山地城市高温热浪问题突出,对高温热浪风险进行准确识别与科学评估是增强城市韧性和气候适应性的重要途径。【方法】采集社会经济、地理信息和人口数据,识别高温热浪风险要素,构建以“危险性—山地城市暴露度—脆弱性”为框架的山地城市高温热浪风险评估体系,并选择重庆市2018年7—9月典型高温热浪事件展开评估。【结果】极高和高风险区县都分布在中心城区以内,其高温热浪平均风险水平超出中等级风险区的2倍,由危险性和暴露度共同主导,越靠近中心,综合风险越高;危险性与暴露度都呈“近高远低”的空间分布特征,脆弱性空间分布特征则为“近低远高”;危险性较小的区县往往收入、医疗、教育水平有限,脆弱性明显高于中心城区;根据高温热浪风险主导因子的不同,以“局地优化、区域互补”为思路,提出山地城市热灾害风险应对策略与规划建议。【结论】完善了风景园林应对气候变化的策略体系,推动构建健康、安全、舒适的城市人居环境,为落实山地城市气候韧性发展规划提供理论支持与指导。

高温热浪期间城市空间热环境特征及人群热舒适度评价研究——以重庆渝中区典型空间为例

针对高密度城市空间的高温热浪问题,以山地城市重庆的核心城区渝中区为例,对商业区、住区、山地公园、滨江公园3类4种典型城市功能空间进行一个热浪周期的实测,通过空气温度、地表温度、相对湿度、太阳辐射等热环境参数分析,比较不同城市空间热环境特征;结合城市人群热舒适相关问卷调研,选取生理等效温度(PET)描述人体热感受,归纳城市空间高温热浪期间对人群热舒适的影响要素及规律,建立夏季室外热舒适度预测模型。显示:1)高温热浪期间热环境受城市空间要素影响且具有差异化特征,老旧住区受高温热浪影响严重,商业区紧随其后,公园绿地较好;2)室外热舒适度与空间要素紧密相关,PET、空气温度和地表温度与热感觉和热舒适显著负相关,相对湿度与热感觉和热舒适呈显著正相关,空气温度和热辐射对热舒适度影响较大,相对湿度与地表温度影响相对较小;3)合理的空间形态和遮阴规划、植被及水体设置、高蓄热性下垫面等设计要素可缓解高温热浪,降低热中性温度,提高热舒适性。研究结果为山地城市高温热浪形成机制探究及城市空间热环境优化设计提供一定依据。

川渝高温热浪与暴雨旱涝演变特征及适应策略研究

为加深对川渝地区多灾种综合影响的理解,提升灾害综合风险防范能力,基于长时序观测数据,利用线性拟合、Pettitt检验、小波时频分解等方法,分析了1961~2022年川渝热浪与暴雨的时空演变特征,并针对耦合影响区提出适应性策略。结果表明:(1)近60 a来川渝总体高温热浪趋强趋长趋频,且不同时长高温热浪的区域差异性特征显著。川南经济区、川东北经济区至重庆市9 d及以上高温热浪的发生频次显著增多,成都平原经济区西部3~8 d高温热浪频次显著增多,自1990年代初期以来,盆西变化尤为明显。(2)川渝暴雨灾害变化也存在显著的区域差异。成都平原经济区西部、川南经济区暴雨日数显著减少、强度降低,川东北经济区至重庆市的暴雨日数增加、强度增强。(3)对高温干旱复合与旱涝急转事件的分析表明,盆东至重庆市旱涝急转自1980年代中期以来显著增加,盆南高温干旱复合事件自2000年代初以来显著增加。(4)成都平原经济区应着重关注高温热浪频发对超大城市脆弱人群及能源供给的冲击;川南经济区需关注持续性高温热浪叠加干旱给工业、农业带来的不利影响;川东北经济区在充分考虑高温热浪和暴雨灾害单独影响的同时,也应进一步综合考虑区域内旱涝急转给农业及重点项目带来的不利影响。

全球变暖背景下高温热浪对飞机起飞性能的影响

在全球变暖的背景下,高温热浪事件显著增多且对飞机性能的影响日益显著。利用机场气象站点观测数据、通用地球系统模式版本2(CESM2,community earth system model version 2)和波音性能软件(BPS,Boeing performance software)分析了中国1973—2022年期间机场高温热浪发生的趋势,并定量评估了未来高温热浪事件对B737-800飞机最大起飞重量和起飞滑跑距离的影响。结果表明,1973—2022年期间平原机场纬度越低,高温日数上升趋势越明显,高温热浪事件在1989年后显著增多,而高原机场在此期间未发生高温热浪事件;2096—2100年期间4个机场的飞机最大起飞重量全部受到高温影响的限制,相较于2010—2014年减载天数明显增多,其中高原机场受影响程度最大;当飞机满载飞行时,飞机在3个平原机场的起飞滑跑距离随温度升高并呈非线性变化,温度越高,增长趋势越明显。该结论可为未来改造或新建机场跑道及航空公司制定飞行计划提供重要的参考依据。

大邑县高温热浪灾害风险区划

为了提高对四川省成都市大邑县高温热浪灾害风险区划的评估能力,为未来的精细化灾害防控提供科学依据。本研究通过收集大邑县21个气象站点2013~2023年逐日气温观测资料、基础地理数据以及社会经济数据,构建了包括致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力在内的大邑县高温热浪灾害风险评估体系。采用了层次分析法、自然断点法以及加权综合评分法等,结合ArcGIS的空间叠加分析功能,对致灾因子(高温日数和年极端最高气温)、孕灾环境(地形高程和河网密度)、承灾体易损性(耕地比重、人均GDP和人口密度)以及防灾减灾能力(人均GDP、归一化植被指数和综合医院数量)进行了综合分析,得到了大邑县高温热浪灾害风险等级分布,并分析了不同地区风险程度的差异及可能机理。研究结果显示,大邑县高温热浪灾害风险在总体上呈现出自东向西逐渐降低的趋势。高风险区主要集中在晋原镇、苏家镇、三岔镇东部及其以东的县境地区,主要受到低海拔、夏季散热性差以及防灾减灾能力较弱等因素的影响。而低风险区则主要分布在县境以西的山区及北部地区,如西岭镇和雾山乡,受山丘影响以及孕灾环境较差和较强的防灾减灾能力使得高温灾害风险较低。In order to improve the assessment capability of heatwave disaster risk zoning in Dayi County, Chengdu City, Sichuan Province, and provide a scientific basis for future refined disaster prevention and control, this study constructed a risk assessment system for heatwave disasters in Dayi County, including hazard factors, disaster-pregnant environmental sensitivity, disaster bearing body vulnerability, and disaster prevention and mitigation capabilities. This was achieved by collecting daily temperature observation data from 22 meteorological stations in Dayi County from 2013 to 2023, as well as basic geographic and socio-economic data. The Analytic Hierarchy Process (AHP), Natural Breaks classification method, and Weighted Comprehensive Scoring method were employed, combined with the spatial overlay analysis function of ArcGIS. Comprehensive analysis was conducted on hazard factors (number of high-temperature days and annual extreme maximum temperature), disaster-pregnant environment (topographic elevation and river network density), disaster bearing body vulnerability (proportion of cultivated land, GDP per capita, and population density), and disaster prevention and mitigation capabilities (GDP per capita, Normalized Difference Vegetation Index, and the number of general hospitals). The risk level distribution of heatwave disasters in Dayi County was obtained, and the differences in risk levels in different regions and their possible mechanisms were analyzed. The results showed that the risk of heatwave disasters in Dayi County gradually decreases from east to west. The high-risk areas are mainly concentrated in the eastern part of Jinyuan Town, Sujia Town, Sancha Town, and the eastern part of the county, mainly affected by low altitude, poor heat dissipation in summer, and weak disaster prevention and mitigation capabilities. The low-risk areas are mainly distributed in the mountainous areas west of the county and northern regions, such as Xiling Town and Wushan Township. Due to the influence of hills, poor disaster-pregnant environment, and strong disaster prevention and mitigation capabilities, the risk of high-temperature disasters is relatively low.

近60年山东省5—8月高温热浪变化特征分析

基于1960—2020年山东省逐日气象观测资料,采用高温热浪等级国家标准,分析了近60年山东省高温热浪日数、强度的时空变化特征,对各月干、湿型热浪强度和区域性热浪进行了研究。结果表明:山东省高温热浪日数和强度均表现出明显的区域差异,热浪临界温度和日数表现为由东向西、由沿海向内陆、由丘陵向平原逐渐增高/多,鲁西南和鲁西北地区年均热浪日数较多,鲁中山区和半岛南部沿海地区较少;年际变化总体呈增多趋势,其中鲁中和鲁南地区增多趋势最明显;年均热浪强度以轻度为主,鲁南地区年均热浪强度最高。山东省热浪主要发生在6、7月,5、6月以干型和轻度热浪为主,7、8月以湿型和中等强度以上热浪为主;区域性高温热浪在6月中旬和7月下旬发生频次最高,更大影响范围的区域性热浪则出现在7月中旬至8月上旬。

1971-2020年河源市高温热浪变化特征分析

基于河源市5个国家气象观测站1971—2020年日最高气温数据,采用统计学、Mann-Kendall(M-K)突变检验、小波分析等方法分析了河源市各地高温的气候变化特征。结果表明:1971—2020年河源市高温热浪频次、持续时间和强度总体呈现增加趋势,空间上呈东多西少趋势,高温日数平均增加速率为0.46 d/a,每年平均出现107.7 d高温日和21.02次高温热浪事件,高温日和高温热浪事件主要出现在6—9月,高峰期在7—8月;龙川县高温天气出现频繁且持续时间较长,是河源市最热的地方,龙川县的高温日数年际变化存在较强的波动性,在1971—1988年和1999—2007年期间有两个上升期,用M-K检验和滑动t检验方法,龙川县高温存在两个突变点;用小波分析法分析得出河源市各地高温热浪周期性并不显著,只有和平县2006—2018年2~6年的周期,以及紫金县1994—2016年准2年、准5年的周期和1982—2006年准12年的周期通过显著性检验。

“一带一路”沿线地区高温热浪时空变化特征

随着全球气候逐渐变暖,“一带一路”倡议下的沿线地区正经历着越来越频繁和严重的高温热浪事件。基于1961-2021年的ERA5再分析数据,通过由“区域”到“节点”的分析方式,对区域性热浪的发生率和强度以及制冷度日数进行时空变化特征和发展趋势分析。区域分析结果表明:热浪发生率与热浪强度最高的地区主要位于北非、西亚以及印度半岛,具体分布受当地湿度的影响,但当考虑相对湿度之后,东亚与东南亚地区的热浪强度显著增加;通过趋势分析可知,热浪危害增加的风险主要因素是热浪发生率而不是热浪震级,热浪发生率的高值区往往同时表现出较高的增长趋势;当用表观温度去衡量热浪震级时,在东南亚等海岸地区检测到更高的震级增长趋势。节点分析结果表明:伊朗的巴士拉市、伊拉克的巴格达市和沙特阿拉伯的利雅得市的热浪危害十分突出,这些节点均位于西亚地区,较高的热浪发生率和热浪强度导致当地制冷需求也在急剧增加。

2021年7—8月四川盆地高温热浪大气环流背景及影响分析

极端天气过程环流及影响分析是精细化防灾减灾服务的基础。利用气象观测资料、再分析数据及卫星资料分析2021年7月25日至8月9日四川盆地极端高温热浪特征、大气环流背景及其主要影响。此次高温热浪过程中,四川盆地有13站气温突破有记录以来历史最高值,6站高温日数多达14 d。高温热浪中心位于盆地中部、南部,过程强度8月初达到峰值,日最高气温极值(42.4℃)出现在宜宾兴文站。分析表明,本次高温热浪的大气环流背景与以往大多数高温热浪过程有所不同:西太平洋副热带高压(简称“副高”)在本次过程中的直接作用不明显,而东南沿海台风活动阻碍了副高西伸,其外围气流有利于盆地上空反气旋系统维持,同时使南来水汽不易到达四川盆地,对高温热浪的发展维持起到重要作用。高温热浪过程中,成都市区域平均高温日数达8.36 d,热岛效应显著。高温热浪及城市热岛对成都此类人口密集超大型城市的影响值得引起关注。

1960―2020年淮河流域高温热浪时空变化特征

利用1960―2020年淮河流域40个气象站逐日最高气温资料,采用线性回归和Morlet小波分析等方法,统计分析了淮河流域高温热浪频次、持续时间和有效积温的时空变化特征.结果表明:近61年淮河流域共发生了3 444次高温热浪事件,其中轻度热浪64.26%,中度热浪22.68%,重度热浪13.06%.淮河流域高温热浪年均发生56.46次,年平均持续时间为6.79 d,年平均有效积温为11.04℃.近61年来淮河流域各等级高温热浪具有显著的阶段性特征,20世纪60年代高温热浪最多最强、80年代中期以前呈减少(弱)趋势,此后呈增多(强)趋势. 61年来淮河流域高温热浪主周期变化为20 a,次周期为27 a和9 a.高温热浪频次、持续时间和强度的空间分布特征相近,呈西多(强)东少(弱)趋势,流域西南部形成高值中心,东北部为低值中心.从变化趋势来看,流域西部热浪频次、持续时间和强度呈减少(弱)趋势、东部呈增多(强)趋势.

海陆气协同作用对华北地区夏季高温热浪的影响

通过统计分析并利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式进行多组敏感性试验研究发现,华北地区前期土壤湿度异常与夏季高温热浪的关系受到西太平洋副热带高压(西太副高)强度的影响。当西太副高异常偏强时,其西侧南风携带来自热带海洋的大量水汽至华北地区南部并增加该区域降水,不利于前期土壤湿度干异常的维持,从而限制了前期土壤湿度异常对高温热浪的贡献。相反,当西太副高偏弱时,华北地区前期土壤湿度干异常持续能力较强,有利于局地高温热浪的发展。西太副高强度与热带中东太平洋地区海温有关。当夏季热带太平洋海温异常处于暖位相时,西太副高强度相对较弱且华北地区南部降水偏少,有利于前期较干土壤条件的维持。此类情况下前期土壤湿度异常可以作为高温热浪的预测信号。

大城市高温热浪脆弱性评价及规划应对研究——以成都市为例

由于全球气候变化,极端高温事件发生的频率和强度都在不断上升,给城市可持续发展带来巨大挑战。因此,科学合理评估城市高温热浪脆弱性对实现“清凉城市”具有重要意义。文章基于脆弱性与适应性理论,利用脆弱性分析工具,构建城市高温热浪脆弱性评价体系;以成都市为例,结合多源大数据,定量评价街道尺度的高温热浪脆弱性,分析高温热浪脆弱性的空间分异特征。基于评估结果,在宏观层面提出开展“热舒适”空间规划,构建“热预警”响应体系的应对策略;在微观层面,将高脆弱性街道划分为绿植提升区、适老改善区、设施提升区三类政策分区,并提出相应的规划措施以提高其高温适应能力。

基于多源遥感数据的北京市高温热浪风险综合评估

高温热浪风险评估对于预防和应对高温热浪灾害具有重要意义。综合运用多源遥感数据提取北京市高温热浪期间的气温与人口空间分布,结合其它来源空间数据计算高温热浪危险性、暴露性和脆弱性因子,通过主客观赋权法构建高温热浪风险评估指标体系,生成精细的高温热浪风险空间分布图,对北京市进行高温热浪风险评估。结果表明,北京市西部和北部山区风险等级比较低,主城区的高温热浪风险很高,尤其是二环与四环之间的区域。在乡镇尺度上,朝外、香河园等街道具有非常高的高温热浪风险。本研究能够为北京市高温热浪防治提供数据支撑,并为其它区域开展高温热浪风险遥感综合评估提供参考。

1980—2020年渭河流域高温热浪时空变化特征

基于1980—2020年渭河流域24个气象站点逐日最高气温数据,利用Sen+Mann-Kendall趋势分析方法,研究了渭河流域近40 a来高温热浪的时空变化特征。结果表明:(1)渭河流域高温日数多年平均值为3.54 d,且以约1 d·(10a)-1的速率呈极显著增加趋势,渭河流域年均高温日数呈现西北少、东南多的空间分布特征,以关中平原站点高温日数增加趋势最为显著。(2)高温初日最早时间在4月下旬,高温终日最晚时间在9月上旬,渭河流域大部分站点高温初日呈显著性提前,提前天数约3~5 d·(10a)-1,接近一半的站点高温终日呈显著性推迟,推迟天数约3 d·(10a)-1,说明渭河流域受到高温影响的总时间变长了。(3)渭河流域重度高温热浪发生次数占比为10.32%,说明每10次事件中至少有1次是重度高温热浪,不同等级高温热浪频次较高的站点和持续时间较长的站点都位于渭河流域东南部的关中平原,说明关中平原是渭河流域高温热浪的重心。(4)不同时段高温热浪强度整体呈显著上升趋势,未来强度可能还会进一步加剧,这对渭河流域人类健康和工农业生产等造成严重威胁,需要引起相关部门足够重视。研究结果可为渭河流域减轻高温热浪灾害提供参考。

郑州市高温热浪风险评估及其空间特征分析

夏日持续性高温热浪频繁发生,严重影响了人类的生产和生活,为挖掘精细空间尺度高温热浪风险机制,本文基于遥感影像(Landsat 8)、夜间灯光遥感(DMSP/OLS)、人口密度、社会统计、气象站数据等多源数据,以郑州市2019年7月23日的一次高温热浪事件为例,利用层次分析法(AHP)在30 m空间分辨率精细尺度上构建基于“高温危险性—脆弱性—暴露性—适应性”的高温热浪风险评估体系,对城市高温热浪风险进行评估,结果表明:高温热浪风险高值区主要分布在城市中心区域,由市中心向外围扩散,高温热浪风险逐渐降低;研究区西部和西南部高温热浪风险最为严重,由西部向东部发展,高温热浪等级逐渐降低,扩展到中牟县热浪等级降为最低。

夏季高温热浪期间空气污染特征研究--以济南市为例

在分析高温热浪时期的空气污染特征时,空气污染数据样本量不足,容易导致分析结果出现较明显的失真情况,为此提出夏季高温热浪期间空气污染特征分析。以济南市为例,采集气象站点的夏季高温历史数据,筛选出以往高温热浪事件并统计其强度、频次和空间分布情况,将其与各地区的空气污染数据相结合,计算出空气污染指标与高温气象指标的关联度,建立空气污染特征分析模型,完成对目标地区的空气污染特征分析。实验结果表明:在不同的实验环境下,提出的分析方法能够保证分析数据相关系数高、平均偏差小、一致性水平高,整体分析效果更好。

高温热浪期间丰泽区臭氧污染特征及成因分析

基于高温热浪条件背景分析2022年7月19日~25日泉州市丰泽区臭氧污染特征,并研究了臭氧浓度与温度(T)、相对湿度(RH)、风速(WS)和风向(WD)等气象要素之间的相关性。结果表明,高温热浪期间各站点O3-8h质量浓度平均值在158~179μg/m^(3)之间,与非高温热浪期间相比增加87~104μg/m^(3),增幅为106.0%~138.3%;臭氧小时浓度变化特征峰型存在差异,居住人口密度和机动车出行量是重要原因,臭氧小时浓度平均值为97~111μg/m^(3),增长速率在29.8%~71.2%,相比非高温热浪事件期间(44~52μg/m^(3),39.4%~56.3%)提升明显;高温低湿叠加小于2m/s的东南风,导致此次高温热浪下臭氧浓度爆发式抬升,表明不同观测区位站点臭氧污染特征、生成和削减的规律以及复杂性。

应对高温热浪的规划体系完善策略探讨

在全球变暖和快速城市化进程的双重背景下,我国中东部与南部地区面临逐年严重的高温热浪侵袭,威胁城市居民健康与社会经济发展,城市应对高温热浪能力急需提高。文章首先总结了高温热浪给城市、居民健康所带来的危害,梳理国内外城市应对高温热浪的研究与实践现状。并借鉴美国热规划框架与应对高温热浪策略,结合我国国土空间规划体系,提出我国应对高温热浪规划体系建构策略,在城市规划领域为城市降温提供支持。

城市居民对高温热浪及绿地水体降温效应感知的问卷调查——以西安市城六区为例

目的开展城市居民对高温热浪及绿地与水体景观降温效应的感知调查,为城市合理规划与热风险防范提供支撑。方法2021年7月在西安市城六区13个典型公园内收集有效问卷325份,基于卡方检验、Logistic回归分析居民的高温热浪感知现状,探究其对绿地水体降温效应的主观认知及影响因素。结果92.31%的受访者认为高温热浪对自身有影响,女性因高温就医的比重高于男性且表现出了更高的脆弱性(χ2=17.16,P<0.05),月收入对高温感知影响显著(P<0.05),低收入人群较高收入人群感受到的热浪威胁更加强烈。73.23%的受访者认为近年来西安市绿地水体降温效应逐渐加强,认为绿地水体面积、形状会影响其降温效应的受访者分别占79.08%及40.92%,职业以及在西安居住时间是降温效应感知的显著影响因素(P<0.05)。结论西安市居民对绿地与水体景观格局对其降温效应影响作用的认知程度仍有待提高,未来需进一步推进高温热浪预警工作,加强城市居民生态景观降温效应的科普力度。