基于不同气象数据的山地城市大气环境敏感性评估对比

以典型低纬高原山地城市云南省德宏州为例,利用WRF_CALPUFF模型开展大气环境敏感性评估并以此为依据进行敏感区识别,分别采用WRF模拟结果和地面气象站观测资料作为模型输入地面气象数据,通过对比分析基于两种不同数据的评估结果,讨论适用于山地城市大气环境敏感性评估的数据和方法。结果表明:2种方法模拟计算的扩散指数均能反映出地形差异所致的扩散能力空间差异性,弱扩散区识别均较可靠。气象背景场采用WRF高空模拟数据和地面气象站观测数据相结合的方法,评估结果可靠,具有基础数据获取较难、技术难度较低、时间成本较低的特点,若能获取站点数据则推荐此法。气象背景场均采用WRF模拟结果的方法,在识别布局敏感区时不确定性较高,主要因地形复杂地区风场模拟不确定性较高所致,但此法具有基础数据获取较容易、技术难度较高、时间成本较高的特点,若采用此法,需提高模拟准确性以保障评估结果的可靠性。

城市大气环境分区管控方法与实践:以保山市为例

采用NCEP再分析资料和地面气象观测数据,利用中尺度天气数值模式WRF和空气质量模式CALPUFF对保山市大气环境布局敏感性和扩散性能进行评价,开展管控分区划定,提出分区管控策略,探讨其在不同领域的应用思路。结果表明:模式能够有效模拟识别出大气环境布局敏感区和弱扩散区,布局敏感区主要分布在各县城的上风向、输送通道等区域,弱扩散区主要分布在保山市南部的山谷河谷地区;将大气环境管控分区划分为优先保护区、重点管控区和一般管控区三级,各分区需根据自身属性特征实施差异化的大气环境管控策略;大气环境分区管控的实施和应用有利于推动产业转型升级,促进环境空气质量改善,形成国土空间保护和开发相协调的空间格局。

滇池流域雨水资源潜力与时空分布特征

基于2010年Rapid-Eye遥感影像、滇池流域DEM和土壤类型数据,以及2009-2011年滇池流域6个国家气象站点逐日的降水数据,构建SCS模型,开展滇池流域雨水资源潜力与时空分布特征研究。结果表明:(1)2009-2011年滇池流域可利用雨水资源潜力分别为2.718×10~8、5.025×10~8、2.333×10~8m^3,目前雨水可收集利用区域主要集中在交通运输用地和住宅用地,其年平均可利用雨水资源潜力达到1.874×10~8m^3;(2)滇池流域雨水产流量年际变化受降水影响显著,且基本呈正相关关系,其中雨水产流量最大值主要集中在7-8月,最小值主要出现在2月;(3)从产流能力来看,水域、交通运输用地和住宅用地较强,水田较差,且不同土地利用类型雨水产流出现的时间不同;(4)雨水资源量高值区主要分布在滇池和滇池北部的主城区,低值区主要分布在滇池流域的东部和东南部。

1964-2017年南盘江流域主要极端气候事件时空演变特征

根据1964—2017年南盘江流域25个气象站点逐日最高、最低和降水数据,采用M-K秩次检验法和小波分析法,分析了南盘江流域主要极端气候指数的时空变化特征。结果表明:(1)近54年南盘江流域表征高温事件的夏日日数SU25,极端最高气温TXx和热持续指数WSDI均呈极显著上升趋势,表征低温事件的霜日日数FD0和冷持续指数CSDI均呈极显著减小趋势,极端最低气温TNn呈极显著上升趋势;强降水日数R10、湿天降水总量PRCPTOT、日最大降水量RX1、5日最大降水量RX5、强降水量R95p和极强降水量R99p呈显著或极显著减小趋势,普通降水强度SDⅡ呈弱减小趋势,持续湿润指数CWD呈极显著减小趋势,持续干燥指数CDD呈弱上升趋势;各极端气候指数均在2001年以后发生了显著变化,其中强降水量R95p和极强降水量R99p上升趋势较为明显。(2)与温度相关的极端气温指数呈现出北低南高的分布特征,冷持续指数CSDI呈现出东高西低的分布特征,热持续指数WSDI则呈现出相反的分布特征;极端降水指数基本上呈现出东高西低的分布特征;南盘江流域中部干暖化趋势最为显著。(3)暖指数的变暖幅度大于冷指数的变冷幅度,极端最低气温变暖幅度大于极端最高气温变暖幅度;极端降水量级PRCPTOT减小幅度大于强降水量R95p和极强降水量R99p,极端降水强度RX5减小幅度明显大于RX1,R10和SDⅡ,持续干燥指数CDD的变干幅度明显大于持续湿润指数CWD。(4)极端降水事件对SU25和TNn的变化响应更为显著。

昆明市主城区雨水资源潜力特征分析

为探究昆明市主城区雨水资源潜力和提高雨水资源利用的效率,根据昆明市5个气象站点1986,1995,2000,2007年和2014年的逐日降雨数据,利用修正后的SCS模型,模拟不同年份昆明市主城区的雨水资源潜力,并对其时空变化特征进行了分析。分析结果表明:①修正后的SCS模型适用于昆明坝区,验证期模拟的平均相对误差均小于15%;②1986,1995,2000,2007年和2014年的昆明市主城区雨水资源潜力分别为3.549 9亿,2.668 0亿,1.484 0亿,1.800 1亿m^3和2.519 3亿m^3,目前雨水可收集利用区域主要分布在城市建设用地和交通运输用地,其年平均可利用雨水资源潜力为1.025亿m^3,占比达到42.56%;③夏季雨水产流量最多,达到1.863 0亿m^3,其中6～8月的平均雨水产流量分别为0.594 9亿,0.538 3亿,0.729 9亿m^3;④1986～2014年,昆明市主城区的雨水产流能力呈现为上升的趋势,其高值区向东部和南部扩大的趋势较为显著,而且可利用雨水资源的潜力呈逐年上升趋势。

昆明市主城区土地利用变化对地表径流的影响

为探究昆明市主城区土地利用变化对地表径流的影响,采用昆明市主城区5个气象站点1986、1995、2000、2007、2014年的逐日降雨及其土地利用类型数据,通过率定后的SCS模型模拟昆明市主城区地表径流。结果表明,率定后的SCS模型适合昆明市主城区,模拟平均相对误差小于15%;1986~2014年水田、草地、灌木林和疏林地面积大幅减少,主要转化为城市建设用地和有林地,渗透比例由82%减至57%,提高了昆明市主城区雨水产流能力;地表径流量随渗透比例减少呈增加趋势,尤其表现在昆明市主城区东部和南部地区。

昆明市区地表径流影响因子分析

为探索SCS模型在昆明坝区地表径流模拟中的适用性和影响因子,利用1986年、1995年、2000年、2007年、2014年昆明市区土地利用类型数据和5个气象站点的逐日降雨数据,通过修正后的SCS模型分析了昆明市区地表径流的影响因子。结果表明:(1)模拟的地表径流深度随着降雨量的增加呈极显著线性增加,且表现出丰水年>偏丰水年>平水年>偏枯水年的趋势,地表径流量最大值出现在降雨最多月份(6月或7月),月平均雨水产流次数达到20次,最小值则出现降雨较少月份(1月或12月)。(2)降雨强度在不同等级之间变化时,地表径流深度变化幅度差异较大,且随着降雨强度增大,地表径流系数呈现快速增长的趋势。单次降雨和单位毫米径流深度均表现前期土壤湿度越高,雨水产流能力则越强的趋势。(3)地表径流量随着渗透比例的减小整体呈现上升趋势,且丰水年土地利用变化对年地表径流的影响明显大于平水年和偏枯水年。

1970—2014年云南省气温日较差变化特征及影响因子

利用1970—2014年云南省30个气象站最高、最低气温、年平均气温、降雨量、平均风速、日照时数、相对湿度等逐日观测资料,通过M-K趋势法和小波分析法研究了云南省各区气温日较差的时空变化特征,并探讨了气温日较差(Diurnal temperature range,即DTR)的影响因子。结果表明:1970—2014年云南省年平均、春季、夏季和冬季DTR整体呈减少趋势,其中滇中减少幅度均是最大,分别减小了0.153 0,0.374 3,0.146 2,0.294 7℃/10a,秋季DTR整体呈上升趋势,滇西北上升幅度最大,为0.188 0℃/10a,同时云南各区DTR普遍存在28a左右的强震荡周期。DTR高值区主要集中在河谷地区,DTR低值区主要集中在东南部和西部;年平均、春季、秋季和冬季DTR减小幅度较大的地区主要集中在中南部和西部,上升幅度较大的地区主要集中在西北部和滇中北部,夏季DTR减少幅度较大的地区主要集中在西北部,上升幅度较大的地区主要集中在中部。云南省中东部DTR主要受平均气温和ET0影响,西部DTR则主要受降雨量和ET0影响。

城市高污染燃料禁燃区划定研究——以曲靖市中心城区为例

高污染燃料禁燃区划定直接影响城市生产、生活用能,但有利于改善区域环境空气质量,对于推进城市经济社会高质量发展具有现实意义。以曲靖市中心城区为例,分析能源消费结构,确定高污染燃料禁燃区方案,采用WRF气象模型和CALPUFF空气质量模型,模拟分析禁燃区划定对空气质量改善潜力,为区域禁燃区划定或扩大提供技术参考。

利用向下控制原理对Brewer-Dobson环流变化趋势的研究

利用ERA-Interim 1979—2011年的逐日数据,通过向下控制原理研究了Brewer-Dobson(BD)环流的季节变化和年际变化.结果表明:对流层剩余环流在15°～30°间为下沉运动,在30°～50°呈上升运动,50°～极地又呈现出下沉运动,且低纬度的上升强度大于中高纬度的上升强度.平流层中环流在30°～45°间下沉,而在45°～60°间又呈上升运动,再在60°～极地间下沉.剩余环流的分布形势具有明显的季节变化特征,冬半球的环流形势要强于夏半球,春秋季期间,环流在两半球呈相对的对称形势.且穿越100 hPa面上热带和热带外两半球的质量通量也具有明显的季节变化特征.在过去的33 a间平流层BD环流有微弱的增强趋势.

利用探空资料对对流层-平流层热力结构的分析

利用16个探空站近6年的高分辨率探空资料,采用经验正交函数和数值积分等方法,分析了对流层、对流层顶和平流层下层的温度层结特征,主要得出以下结论:①对流层顶温度年变幅最小,对流层上层和平流层下层(包括对流层顶)与对流层中低层具有相反的温度变化趋势.②不同地区对流层顶高度表现为随纬度升高而降低的规律,平均每升高1°对流层顶高度下降44 m,同纬度高原地区对流层顶高度高于平原地区.③各站对流层平均温度总体表现为单峰型结构,与地面温度的季节变化特征相同,只是年较差小于地面.④对流层顶高度与对流层平均温度具有显著的正相关关系,对流层增温时对流层顶高度升高,对流层顶高度主要取决于对流层热力状况.