北京市樱桃沟流域小气候探析

对北京市门头沟区樱桃沟流域进行气候观测研究结果表明 ,该区樱桃沟流域具有一定的气候资源优势 ,符合大樱桃种植的气候要求 。

气候变化对北京市水资源可持续利用的影响及对策

北京是严重缺水的大城市,目前人均拥有量300m3左右,为世界平均值的4%,全国平均值的16%。随着城市的发展,水资源的严重不足已成为影响北京市可持续发展的障碍因素。本文分析了北京地区水资源的特点、现状,包括地表水及地下水资源的开发利用及其存在问题,重点分析了近50a来的气候变化对水资源的影响,对未来50a水资源需求量和可供量做出预测,并进行了评估分析。在此基础上,从气象学角度提出了缓解水资源紧缺的对策,以实现水资源的可持续发展与利用。

北京市门头沟山区农业气候资源细网格数值模拟研究

采用地形追随坐标系中三维大气 土壤耦合模式对北京市门头沟山地气候效应进行模拟试验研究表明 ,山区气温和地表温度随海拔高度的升高而降低 ,温度场等值线大体按地形等高线方向分布。山区谷地冬季温度高于东部平原地区 ,夏季温度日变化最明显。地温场分布与近地层气温变化关系极密切 ,二者分布特征相似。山区地表相对湿度向山顶方向逐渐增大 ,山顶相对湿度较高 ,而山谷相对湿度则较低。低层风矢量分布受门头沟山区“X”型沟谷地形的影响 ,白天近地层风有向山脊、山顶辐合且形成谷风趋势 。

气候变化背景下北京市短历时暴雨的强度及雨型变化特征

利用1961—2017年北京观象台站逐分钟降雨资料,根据《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》,建立了北京市1961—1990年和1991—2017年两个气候态下的暴雨强度公式和2 a重现期下历时30 min、60 min、90 min、120 min、150 min、180 min以5 min为时间段的设计暴雨雨型。结果表明:1)P-Ⅲ型分布曲线对北京市两个气候态下各历时降雨量的拟合效果最好,暴雨强度公式精度最高。2)对比1961—1990年和1991—2017年暴雨强度公式,整体而言,后者各历时重现期的暴雨强度值较低,但随着重现期的增大,两者的雨强差值也增大。3)1961—1990年和1991—2017年短历时雨型的雨峰位置系数分别为0.436和0.382,2 a重现期下前者的各历时雨峰位置比后者提前,各历时累积降雨均在初期增长较慢、雨峰前后增长较快,之后增速明显减缓。

北京市昌平区苹果生育期气象条件分析与气候品质认证

本文基于昌平国家观测站和流村自动气象站气象数据,分析昌平区苹果生育期内气象条件、气象灾害对苹果品质的影响。结果表明,2018年气象条件中,气温和日照条件有利于苹果生长、发育、着色等品质形成;低温和降水量对苹果生长膨大造成不利影响,管理上采取防冻害、灌溉等措施保障了苹果品质。通过对苹果果树生长立地条件、果品生长气候条件、果品经营主体生产管理条件等进行综合评分,昌平区苹果气候品质被认证为特优。该研究得出的气候品质认证指标体系,为果品注入气象科技内涵的同时,对苹果生长和生产管理条件提供了决策依据。

面向气候韧性社区建设的北京东四社区暴雨内涝灾害风险研究

利用气候数据和社会经济数据,分析了北京市东四社区降水特征,评估了社区尺度的暴雨内涝灾害风险。研究表明,20世纪80年代以来,东四社区年降水量、极端日降水量、连续5日最大降水量和大雨日数均呈增加趋势,进一步分析暴雨内涝灾害风险空间分布情况,高风险区主要集中在东四社区西北区域,包括东四北大街沿线,东四九条、八条和七条的西段、月牙胡同的部分区域。研究方法和结果可为社区层面的气候韧性城市适应目标、具体规划建设的提出和实施提供参考。

北京市强降雨分区及重现期研究

利用北京观象台1841—2008年年降水量资料及近50年北京市20个气象站和82个雨量站资料分析了北京地区降水量的时间和空间变化规律,对北京地区的降雨进行分区研究,并结合观象台站逐分钟降雨资料应用广义偏态分布(GPD)方法分析了北京地区不同历时降雨量重现期。结果表明:近168年来,北京地区有两个多雨时段和两个少雨时段,目前北京处于20世纪90年代至今的少雨时段内。70至80年代,北京地区强降雨主要为全市区域性降雨,90年代之后北京的短历时强降雨呈现出局地性的特征,降水分布不均,强降水中心大致成东北一西南向带状分布。根据北京市降雨EOF分析,将北京市划分为4个降雨分区,分别是山后区、城市中心区、东北部山区和东南部平原区。其中城区代表站观象台站多个历时不同重现期降雨量分析结果经过与现行排水规范对比表明,重现期模拟结果可靠。

北京市夏季电力负荷逐日变率与气象因子关系

利用2006年1月—2010年9月北京市逐日整点电力负荷和逐日气象资料,采用数理统计方法定量分析了北京市夏季电力负荷逐日变率与主要气象因子的关系。结果表明：与最大电力负荷显著相关的气象因子为温度、风速和空气湿度,其中与日最低气温相关性最高（相关系数为0.65,显著性水平为0.001）,当日最低气温高于18℃（或日最高气温高于26℃）时,其对日最大电力负荷的1℃效应量约为39.7×10~7W。相对于温度单个因子,同时反映温度和相对湿度综合作用的闷热指数与最大电力负荷的关系更为密切。

基于TM卫星影像获取北京市水体密度指数与植被覆盖指数的方法

以北京市为研究区域,分析了该区域的TM(Thematic Mapper;专题制图仪)卫星影像特征,探讨了水域、农田、林地、草地、城市用地以及云和云影在TM的7个波段上的光谱可分性,提出了NDCI(Normalized Difference Cloud Index;归一化云指数),分析建立了基于NDCI、NDVI(NormalizedDifference Vegetation Index;归一化植被指数)、NDBI(Normalized Difference Built-up Index;归一化建筑指数)、MNDWI(Modified Normalized Difference Water Index;改进型归一化水体指数)和坡度数据的简单决策树模型,对研究区的几类主要地物、云和云影的信息进行了提取,并对结果进行了精度评价。在GIS支持下计算了水域、林地、草地和农田的面积,计算了北京市2005年第3季度的水体密度指数和植被覆盖指数。结果表明:该方法的总体提取效果较好,在分类过程中阈值的选取简单、有效,分类结果能够满足计算水体密度指数和植被覆盖指数的要求,从而将遥感技术运用到生态质量气象评价中去,并取得了较为满意的结果。

全球升温1.5℃和2.0℃背景下北京市暴雨洪涝淹没风险研究

基于第五次耦合模式比较计划(CMIP5)的5个气候模式模拟结果,结合FloodArea模型,对RCP8.5情景下全球升温1.5℃和2.0℃时,北京市极端降水和淹没风险进行分析。结果表明:北京市极端降水量呈从西南向东北逐渐减少的分布趋势。在升温2.0℃时,极端降水和淹没风险增加较升温1.5℃时明显,郊区极端降水增加最明显的地区是房山和门头沟,城区极端降水量增加最明显的地区是海淀、石景山和丰台区。海淀区出现一级和二级淹没风险的面积最大,其次是丰台和石景山区。郊区的延庆和怀柔是发生一级淹没风险面积最大的地区。

北京市农业热量资源变化特征及对农业生产的影响

选取了北京市山区和平原两大农业种植生态区的9个代表气象观测站,基于1961～2008年的地面气象观测资料,采用统计回归分析方法分析了逐年山区和平原的≥0℃活动积温、≥10℃活动积温、≥10℃有效积温、稳定通过0、5、10、15和20℃的初、终日期及持续日数、年极端最高、最低气温、季节日较差平均值和年较差、初、终霜日期、无霜期日数和冬季负积温等热量资源指标的历史变化趋势特征,同时以突变理论中的Mann-Kendall方法检测分析热量资源指标的突变特征。结果表明,山区和平原区活动积温和有效积温在1961～2008年呈上升趋势,平原上升趋势比山区明显,平原在1996年存在突变点;山区和平原区日平均气温稳定通过0、5、10℃的初日突变后比突变前提前了4～10d,终日山区和平原没有突变点,但也分别推迟了0～3d和1～10d,初终日持续日数也呈增加趋势,但平原多于山区,高温区域低于低温区域;年极端最低气温呈明显的上升趋势,平原比山区增温速度快;年极端最高气温呈现不明显的上升趋势;除山区的夏季和秋季外,年较差和季平均气温日较差都呈现减小的趋势;初霜日期推迟,终霜日期提前,无霜期日数增加,山区比平原表现更为显著;平原区和山区冬季负积温均呈现明显的上升趋势,平原高于山区。

城市化效应对北京市短历时降水特征的影响

对北京市城区和郊区的自动气象站的部分小时降水量资料进行了分析和概率分布的拟合 ,结果为 :小时降水量适用对数 - Weibull分布模式拟合 ;中到大雨时 ,城市效应对下风区的短历时降水雨量增加影响最明显 ;而在市中心 。

北京市三维景观格局的局地气象环境影响初探

探明城市三维景观格局对气象条件影响的规律性,可为城市规划与可持续发展提供科学依据与决策支持。以北京为例,利用北京市2011年大比例尺测绘数据,构建能够在小区尺度上表达景观结构及空间特征、同时可以在一定程度上反映出局地能量、辐射或动力学差异的三维景观格局指数;利用北京市2011年区域自动气象站观测数据,通过在不同空间尺度上开展三维景观格局指数与温度、湿度和风速3个表征局地气象条件的主要因子的相关性分析,研究城市三维景观格局对局地气象条件的影响。结果显示:在500、1 000和2 000 m范围内,景观容积密度(LVD)、景观高度密度(LHD)和天空开阔度(SVF)指数与区域大气环境温度和风速均显著相关;在1 000 m和2 000 m范围内,景观容积密度(LVD)、景观高度密度(LHD)和景观起伏度(LHR)与区域大气环境湿度显著相关。北京城市三维景观格局对大气环境的影响效应非常显著。城市三维空间密度(LVD)越大、高度密度(LHD)越大、景观起伏度(LHR)越大的地方,区域温度越高、湿度越低、风速越低;天空开阔度越低的地方,区域温度越高、风速越低。利用三维景观格局指数评估景观格局对区域气象环境的影响具有可行性,但要注意景观格局指数在空间尺度上的适用性。同时,本文构建的三维景观格局指数可作为地表统计参数来量化表达地表非均匀性特征,为大气数值模式中地表参数化方案提供了一种有效选择。

国家气候中心两个CMIP6模式模拟的东亚夏季风的季节内演变

分析了国家气候中心两个参加第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的模式BCC-CSM2-MR和BCCESM1对东亚夏季风季节内演变的模拟情况,包括气候态特征以及在ENSO(El Nino and Southern Oscillation)循环不同位相下的特征。本文同时对比分析了观测海温海冰驱动大气环流模式试验(AMIP试验)以及耦合模式的历史气候模拟试验(Historical试验)的结果。结果表明,模式能够合理地模拟出东亚夏季风环流和降水的气候态特征。相比大气模式,耦合模式能够明显改善对气候态的模拟,特别是耦合模式能够较好地模拟出副热带高压从6~8月向北以及向东移动的季节内演变特征。对于El Nino衰减年和La Nina年合成来说,大气模式能够在一定程度上模拟出El Nino衰减年(La Nina年)副高偏西(东)、对流减弱(增强)的特征,但是对于位置和强度的模拟存在偏差,特别是对于其季节内尺度的演变。耦合模式相比大气模式来说,并没有改善对于ENSO循环影响东亚夏季风季节内演变的模拟,这可能和耦合模式模拟的ENSO本身的偏差有关。因此要想改善对于东亚夏季风季节内演变及其年际差异的模拟,除了考虑海气相互作用之外,还需要改进模式对于ENSO的模拟效果。

北京市斜坡灾害与降雨量相关性分析

斜坡灾害作为北京市发生数量最多的突发地质灾害类型,是北京地质灾害防治工作的重点和难点,且诱发因素以降雨为主。多长时间的降雨会对北京地区斜坡变形有影响目前还主要停留在经验判断上。为此,选取北京怀柔区2021年汛期斜坡灾害和房山区史家营灰青涧滑坡作为研究样本,分析了斜坡灾害与灾害发生前1~30 d 24 h降雨量的相关性。通过统计分析得出北京市斜坡灾害与前一周内降雨量的相关性最大,该研究结论可作为北京市斜坡灾害预警工作的重要参考。

2000-2019年北京市热岛效应时空变化特征及影响因素

城市热岛效应是当前城市生态系统中重要的生态环境问题,对当地气候、居民健康、经济发展等均有较大影响。选取北京市作为研究区域,基于MODIS遥感卫星数据反演地表温度,分析2000年以来热岛效应时空变化、气象条件、植被覆盖对城市气温的影响。结果表明:2000年以来,北京热岛面积呈增加趋势,平均每年增加60.2 km^2,2015年热岛面积达到最大;另外,2000年以来,北京市年平均气温和高温日数均呈升高趋势,其中城区年平均气温平均每10年增加0.5℃。北京市年平均气温增加速度从城区到远郊逐渐减少,城区气温增加速度明显大于郊区。北京市植被覆盖度与城市气温呈显著负相关,有93.0%的区域植被覆盖度呈现增加趋势,且城区植被覆盖度增加速度大于郊区。北京城区植被对气温调节的贡献仍要小于其他因子对城市气温增加的贡献,建议城市规划时还需考虑其他人为因素对城市气温的影响。研究结果可为北京市城市规划布局以及植被种植区划提供依据。

城市化对北京地区气候的影响

利用北京地区20个气象站36年(1970—2005年)的逐日雨量、平均风速和冬季08时平均温度资料,对北京城市化进程中城市气候变化趋势进行了分析。结果表明,(1)36年来热岛效应呈现强度逐渐增强、面积逐渐增大、由单一向多个热岛中心演变的趋势,2000—2005年热岛强度最大达2.11℃,城区冬季的平均增温率为0.298℃/10a。(2)城市化发展使得北京地区降水量呈现不均匀分布态势。20世纪70年代城市西部降水较多,东南部降水少;80年代整个城区处于少雨区;90年代城市西部、南部降水少,东北部是大雨量区。2000年以后降水较少区域自城区逐渐朝东南方向扩展。(3)不断增高、密度不断加大的建筑物对气流的阻滞作用使得城区平均风速呈减少趋势,城区的平均风速70年代是2.49 m.s-1,80年代是2.32 m.s-1,90年代是2.16 m.s-1,2000—2005年是2.28 m.s-1,平均风速递减率为0.05 m.s-1.(10a)-1。(4)人口密度的对数与气温呈线性相关,相关系数为0.65;城区面积与温度呈线性相关,相关系数为0.6387。

北京山区农业气候资源系统的模糊综合评判

为了定量分析北京山区农业气候资源,利用山区1 km2小网格的气候资料,应用农业气候适宜度理论、模糊数学和因子分析等方法,通过5项农业气候指标与山区栽培植物生长发育条件之间隶属函数的建立及其权重的确定,分别计算山区各网格点的农业气候资源指数、效能指数和利用系数,并在GIS的支持下建立了它们的栅格图。结果表明:北京山区以平谷、密云、怀柔南部等东北部地区的农业气候资源系统较为优良,无论是气候资源总量还是其匹配状况以及利用率都是本地区最高的;与之相反,西北部和海拔较高的山区,不仅农业气候资源总量贫乏,而且光、热、水资源的匹配程度较差,导致农作物对资源的利用率较低;此外,房山东南部和昌平南部等地区气候资源总量较为丰富,但受水资源的限制,光、热、水资源的匹配程度较差,致使当地气候资源利用率较低。

城市地表通风潜力研究技术方法与应用——以北京和广州中心城为例

城市地表通风潜力是城市通风评估和通风廊道规划的前提条件,目前尚缺乏科学合理的指标来表征。文章面向城市区域尺度,基于城市形态学模型构建了通风潜力系数(VPC)指标,对城市通风潜力的强弱进行评估。随后,分别以北京和广州中心城为例,应用1∶2 000基础地理信息和Landsat8卫星资料,开展了2015年VPC估算及通风潜力评估分析。研究结果表明,VPC可有效反映城市地表通风潜力大小,其与天空开阔度呈负相关关系,线性回归模型R^2为0.459 1,与建筑高度、容积率、迎风截面积密度和粗糙度长度呈明显正相关关系,线性回归模型R^2分别为0.717 9、0.784 2、0.796 2和0.842 4;北京和广州中心城地表通风潜力最差的区域分别为三环—二环区域和越秀区,广州中心城的总体地表通风潜力明显好于北京中心城,这是由于广州具有更大面积的利于通风的林地、绿地和水体等冷源区域。