全球年平均人为热释放气候强迫的估算

利用能源经济领域具有权威性的英国石油公司(BP)世界能源统计资料和联合国人口统计资料,通过一些简单的数值计算,初步估算了人为热释放的全球气候强迫。结果表明:当前(2008年)全球年平均人为热释放的气候强迫还不是很大,约为0.031W/m2;但随着人口及能源消费总量的增加,未来人为热释放产生的全球年平均气候强迫将有可能达0.30W/m2。

人为热释放:全球分布的估算及其气候效应的探索

人类生产和生活中大量消费各种形式的能源,除了向大气里排放温室气体和气溶胶外,还释放大量热量。人为热释放伴随着人类社会发展而长期存在,随着全球人口增长和经济发展,其影响效应不断加剧。人为热释放具有典型地域集中、不均匀分布的特征:虽然全球平均人为热释放通量仅约为0.03 W m-2,在人口密集的城市地区,人为热释放可高达每平方米数百瓦,足以影响局地气候。伴随全球经济的发展,人口的增长及城市化进程的加剧,人为热释放分布更集中,影响气候的范围逐步扩大,其对气候的影响能力逐步增强。全球气候模式的结果表明:人为热释放能够对全球大气环流产生影响,进而影响到全球气候变化。人为热释放可以导致全球地表温度增温约0.06 K,500 h Pa温度场平均升温约0.04 K,尤其对北半球中高纬度升温效应明显。研究结果表明,人为热释放虽然没有温室气体如二氧化碳等影响因子对全球气候的影响那么显著,但是其仍然能够对全球气候产生影响,是全球气候变化不可忽视的影响因子。

中国区域人为热释放的气候强迫

研究了1978～2008年中国地区及各省、市、自治区、特别行政区人为热释放造成的气候强迫与不同地区间的人口、能源消费状况和人为热释放的气候强迫的关系,并试图对未来人为热释放的气候强迫做出预估。结果表明,近30年中国地区平均人为热释放造成的气候强迫迅速增加,1978年其值约为0.07W·m-2,但2008年则增至0.28W·m-2。另外,中国人为热释放的气候强迫呈典型地域分布特征,华北、华东、华中和华南等经济发达地区明显高于周围其他地区,而西北地区整体上来说则很小,地区分布很不均匀。这种不均匀分布的特征,可能对区域气候、甚至全球气候造成影响。

局地气温与人为热释放关系的模型研究

近几十年来全球变暖的同时,城市局部区域普遍出现了更为突出的气温上升.城市通常是人类社会的中心,研究城市局地气温的变化规律有助于我国进行城市发展规划以减缓城市气温上升、以及更全面的认识气候变暖的原因,并能够为我国提出更合理的国际能源制度提供一定的理论支撑.局地温升与全球变暖的机理有所不同:能源消费产生的热量(人为热释放)在短期内集中于城市区域,会对局地气温产生明显的影响.基于这一观点,本文建立了结构化热力学模型,将城市局地环境划分为Human,Local,Outer三个区域,结合热力学基本定律分析了各区域热量和气温的变化规律,明确了Human区域人为热释放对城市局地气温的作用.研究表明:人为热释放对局地气温的升高起着近似线性的推动作用,人为热释放越强这种推动作用越明显.之后本文对模型研究结论进行了验证,验证研究以国家统计数据为依据,运用线性拟合外推法以及Pearson统计相关方法,对我国各省会城市以往气温与人为热释放数据进行了分析.结果表明:大部分省会城市的气温变化与人为热释放之间基本遵循线性的依赖关系,而且在空间和时间维度上这种线性关系都随着人为热释放的增加而更加明显.统计研究得到的规律与模型结论有着较好的对应,较好的验证了模型研究的合理性.

城市化气候效应研究的新进展

随着人类社会经济的不断发展,世界各地特别是中国城市化进程十分迅速。城市化的气候效应已成为一个具有重大现实与科学意义的问题,不少科技工作者已经利用观测资料和数值模式对城市化的气候效应进行了一系列的研究。首先从观测资料的角度介绍城市化气候效应的具体表现,然后根据城市化进程影响区域气候的三类主要途径,即城市土地利用变化、人为热释放和人为气溶胶排放,对国内外城市化气候效应的研究,特别是数值模拟研究,进行了综合回顾与分析。结合作者近几年所做的工作,系统总结了城市化气候效应研究的新进展以及所面临的问题,并提出了城市化气候效应的应对策略和未来研究展望。目前的城市化气候效应模拟研究结果还具有较大的不确定性,随着模式物理过程的改进完善和高性能计算能力的迅速提升,进行高分辨率和长时间的城市化区域气候效应集合模拟研究将成为解决这一领域关键科学问题的有效途径。

评估旅游活动环境影响的一种新方法:旅游热足迹

人为热释放是旅游业环境影响的重要方式之一,以旅游活动人为热释放为基础形成的旅游热足迹方法能够有效分析旅游活动对气温变化、气温变化敏感旅游吸引物的影响。文中在阐述旅游热足迹理论依据、基本概念、分析框架与测度方法的基础上,探讨了旅游热足迹的主要应用领域及功能,包括评估旅游活动对气温变化的影响、分析旅游活动对气温变化敏感吸引物的影响、确定对气温变化敏感旅游地的环境容量、认识旅游活动热足迹时空差异、提供教育与管理功能。旅游热足迹方法拓展了旅游活动能源消耗环境影响研究的分析视角,以期通过本研究促进旅游热足迹方法的进一步研究与应用。

广州中心城区风热环境的数值模拟

城市的风热环境研究对于理解城市热岛效应、制定节能减排措施与改善气象环境有重要意义。以建筑密度高、超高层建筑密集的广州中心城区为例,统计了建筑和交通人为热释放值,并以此作为风热环境模拟的热量输入条件。利用Rhino构建建筑三维立体模型,在CFD中进行不同高度面风热环境的模拟。建筑单元由于建筑属性、人为释放热的差异,风热环境明显不同,特别表现在城中村和商务中心两类建筑上。