昆山城市热岛效应特征及其关键影响因子研究

昆山地处长三角超大城市群中,在热岛效应上受到了上海、苏州等大、中城市的显著影响。利用2014—2017年昆山气象站网逐小时观测资料分析昆山城市热岛强度时空分布特征的基础上,结合归一化建筑指数(Normalized Difference Built-up Index,NDBI),揭示了城市功能分区和城市扩张对该市热岛强度的影响,并通过一套用于城市气候研究的系统的场地分类方法—局地气候分区体系(Local Climate Zones,LCZ),探讨了不同城市用地的热岛强度特征。研究发现:昆山市热岛强度总体呈现夜间强、白天弱的特征。季节变化上表现为秋季最强,冬季次之,春季和夏季较弱;昆山市城市热岛强度处于逐年增长的过程,各镇中平均年际热岛强度增长率最高可达0.19℃·a^(-1)。高热岛强度范围由东南向西北延伸,湖陆风效应对昼夜热岛强度的分布及其变化有一定的影响,由于水体的作用,昆山市NDBI与夜间热岛强度的相关性较差,而与白天的热岛强度呈高度正相关。各镇不同的功能分区对热岛效应有显著影响,且当各镇的平均NDBI每增加0.1时,白天平均热岛强度会增加0.16℃;不同LCZ类型的热岛强度具有显著的差异,且地块城市化程度越高,热岛效应越强。密集低层建筑区(LCZ 3)和工业厂房(LCZ 10)的热岛强度与人类活动密切相关;开阔低层建筑区(LCZ 6)与茂密树木区(LCZ A)热岛强度表现出相似的变化特征;森林绿地(LCZ A、LCZ B)对热岛效应有缓解作用;水体(LCZ G)在白天有一定的降温效果,在夜间则会加剧热岛效应。

气象因素对昆山河蟹养殖的影响

2021年,昆山河蟹养殖总面积约25746.2 hm^(2),其中河蟹、青虾混养面积23811.9 hm^(2)。由于梅雨期不明显,无连续高温和极端高温影响,6—8月河蟹中期生长条件较为优越。但9月底—10月初,气温异常偏高,对后期河蟹生长影响较大,河蟹每667 m^(2)产量75 kg,比2020年略高,但远低于2018及2019年,且销售价格远低于2020年同期。现分析2021年气象因素对昆山河蟹养殖的影响,以期为科学养殖河蟹提供参考。

临太湖局地平原区人居环境的自然适宜性评价--以吴江区为例

本文以苏州市吴江区为例,利用1971—2016年吴江区常规气象观测资料、2004—2016年吴江区自动气象观测数据、2016年吴江区各镇人口和面积数据、2016年ASTER GDEM高程数据和Landsat 8 OLI_TIRS卫星遥感数据,将湖陆风指数引入人居自然环境适宜性评价体系,建立缓冲区后,分别计算气候适宜性指数、地被指数、水文指数、湖陆风指数和人居环境自然适宜性综合指数,在此基础上,分区分级评价了吴江区人居环境的自然适宜性。研究结果表明:(1)吴江区人居环境自然适宜度从西部往东部逐渐递减。(2)一般适宜区主要位于吴江区的东北部和东南局地,中度适宜区分布在中北部和南部,较高适宜区位于中部以西太湖沿岸,高度适宜区位于紧临太湖的西南地区,极高适宜区位于西南角局部地区。(3)引入湖陆风指数后,评价结果能更好地反映临湖平原的湖陆风环流对局地气候所起的关键作用。(4)建立缓冲区后的水文指数分布能够更客观地反映吴江区不同尺度水体分布对人居环境自然选择的影响。

昆山地区文物建筑防雷现状及对策分析

文物是不可再生的珍贵文化遗产,大部分文物古建筑都以木结构或砖木结构建成,由于年代久远导致绝缘性能变差,一旦遭受雷击,极易造成木质构建燃烧和古建筑损毁,甚至发生人员伤亡事故。在昆山市省级以上文物保护单位防雷安全专项检查的基础上,对昆山市文保单位防雷现状进行了分析。结果表明,目前昆山市大多数文保建筑未安装防雷设施或防雷安全工作不符合规定要求,存在严重的安全隐患,防雷安全问题亟待解决。最后,从文物保护原则出发,着重分析了重点文物建筑和古建筑防雷保护设计施工要点,提出了可行的雷电灾害防御对策。

新冠疫情防控期间昆山市空气质量变化

为了应对新冠疫情,昆山市严格遵守国家防疫规定,自2020年1月24日开始采取了严格的封锁管控措施。以机动车活动为首的人为排放量因而减少,空气质量也因此发生变化。利用昆山市环境监测网络,并结合气象观测系统,综合运用数理统计和空间分析方法,针对疫情防控前期(2020年1月1至20日)和疫情管控期间(2020年1月27日至2月15日)两个阶段,调查人类活动模式变化对昆山市空气质量的影响。结果表明,昆山市污染治理工作取得良好进展,与过去3年同期(1月1日至2月15日)相比,颗粒物(PM_(2.5)和PM_(10))超标天数减少了4天,但日最大8小时臭氧(O_(3))浓度(MDA8 O_(3))升高了14%,表明严重的O_(3)污染已不局限于夏季,而即将成为全年多发性问题。由于疫情期间以交通部门为首的排放量减少,O_(3)的重要前体物二氧化氮(NO_(2))以及颗粒物浓度均显著下降,疫情管控期间内MDA8 O_(3)的升高(62%)。选取污染个例研究发现,即使在减排的情况下也可能发生严重的污染事件,因而气象条件对空气质量的影响是不可忽视的。本研究进一步了解了昆山市主要污染物在冬季的浓度特征,并探究了人为源及气象要素对污染物的影响,也将为长三角城市尺度的气溶胶的模拟和预测结果提供科学参考。

昆山冬季一次持续性雾霾天气生消过程分析

选取2016年12月昆山地区出现的1次持续性雾霾天气,对其雾、霾交替过程中所表现的阶段性特征和差异性进行了分析。结果表明:(1)不同程度的雾霾持续约5 d,受北方污染气团入侵及冷空气、湿度等条件影响,雾、霾轮流交替出现。(2)与能见度呈现正相关的气象因素有气压和风速;呈现负相关的有相对湿度和露点温度;气温与能见度相关性不明显。(3)颗粒物浓度变化大致可分为前、后2个阶段,当相对湿度增大到接近饱和时,颗粒物并不能无限地吸湿增大,此时颗粒物浓度对能见度的影响可能已不是主要因素。(4)气团后向轨迹分析表明,前期污染物主要来自山西、河南一带,第2次污染气团主要来自西北方向。

气象水文模型耦合研究及在西苕溪流域的模拟试验

为了提高洪水预报的精度,延长洪水预见期,利用WRF模式和HEC-HMS水文模型对太湖西苕溪流域2009年8月的一次典型暴雨洪水过程进行了降雨模拟和流量耦合预报,并与实测降雨和径流过程进行了对比分析。(1)WRF模式能够较好模拟出位于天目山的强降水中心,位置较实况略偏北;预报子流域面雨量时空分布与实况较一致,定量检验合格率达50%左右。(2)HEC-HMS模型对西苕溪流域日径流过程和场降雨洪水过程均有较好的模拟效果,模型参数验证和率定期间,确定性系数、洪峰流量相对误差和峰现时差等指标均小于业务预报许可误差。(3)采用单向耦合法,将WRF模式(5 km网格)48 h预见期的滚动预报降雨场输入HEC-HMS水文模型进行流量滚动预报,耦合预报结果明显优于不考虑预见期内降雨的传统预报方法,在保证精度的前提下,有效延长了洪水预见期。

基于水文气象分区线性矩法的淮河流域极值降雨频率分析

以淮河流域为研究区,利用地区线性矩法进行站点极值降雨的频率分析。研究结果表明:基于气象成因和水文统计特性相结合的方法将研究区划分为6个通过异质性和不和谐性检测的水文气象一致区。在此基础上,通过蒙特卡罗模拟、均方根误差和线性矩系数的相关图综合判断得出各时段下6个一致区下的最优分布。其中,24h时段下的最优分布分别为:GEV、GNO、GLO、GEV、GLO、GEV。利用最优分布计算出淮河流域各站点一整套(多时段多重现期)的频率估计值。其中,最大值分布在沂蒙山区,这与站点的实际观测相一致。水文气象分区线性矩法是一种稳健可靠的频率分析方法,可应用于其它流域。

江苏河蟹气象灾害分析及防御措施

采用江苏省气象观测站和河蟹生态环境监测站数据,基于以隶属度等技术构建的河蟹闷热灾害、高温热害评估模型,分析2020年河蟹减产原因。结果表明:2020年43 d超长梅雨是河蟹减产的主要气象因素;闷热灾害日数7~17 d,蟹塘溶解氧质量浓度持续偏低,生态环境恶化,影响河蟹正常生长,病害重,病死率高;8月持续高温和9月上旬偏高气温,各养殖区均发生了不同程度的高温热害,最为严重的8月11—25日,各地出现4~10 d中度以上高温热害,河蟹再次受灾,最终导致河蟹养成规格、产量及品质总体不如往年。提出了河蟹养殖高温及闷热灾害防御措施。

水质因子对阳澄湖大闸蟹生态养殖的影响

在昆山市巴城镇武神潭村设立观测试验点,对水温、溶解氧、pH、氨氮及大闸蟹生长动态情况进行监测,讨论适宜大闸蟹生长的水质环境。结果表明,水温对于大闸蟹的影响最大,温度突然变化或者超过30℃易造成大闸蟹的死亡;溶解氧白天呈单峰型,藻类对于溶解氧贡献最大;7月中旬后pH逐步下降且趋于平稳,氨氮总体较低,利于大闸蟹生长。水温28℃左右、溶解氧维持4 mg/L以上、pH 7.5~8.5是阳澄湖大闸蟹适宜生长的水质环境。

江苏昆山市暴雨强度公式推算

利用昆山市1980年～2015年连续36年的降水观测资料获得降水统计样本;采用"年最大值法"进行资料选样,按照P-Ⅲ分布曲线拟合得到雨强-重现期-历时(i-P-t)三联表,根据误差最小原则确定最优方法,得到昆山市暴雨强度公式。结果表明:皮尔逊Ⅲ型分布函数各降水历时下平均相对均方差误差满足规范要求;新修订公式的暴雨强度比原公式的暴雨强度小,是目前较为合适的暴雨强度公式计算方法,可为昆山市城市建筑规划设计提供依据和参考。

昆山市暴雨短历时设计雨型的推求

基于2008—2016年昆山市自动气象站逐分钟降水观测数据,分别利用芝加哥雨型法和Pilgrim&Cordery雨型法,推求昆山市不同生态系统在不同重现期下60 min和120 min短历时设计暴雨雨型,并对比分析两种雨型推求方法的结果以及不同生态系统的雨型计算结果。结果表明:推求昆山市60 min历时设计暴雨雨型分布时,芝加哥雨型法和Pilgrim&Cordery雨型法的结果基本一致,为单峰型雨型,雨峰位置位于中间偏前;推求120 min历时设计暴雨雨型分布时,芝加哥雨型法结果为单峰型,Pilgrim&Cordery雨型法为多峰型,但两种方法求得的雨峰位置都位于中间偏前。在历时60 min和120 min时,芝加哥雨型法计算出的平均最大分段降水量显著大于Pilgrim&Cordery法和实际雨样的结果,Pilgrim&Cordery法的结果略小于实际雨样。昆山市不同地区的降水会受到生态系统类型的影响,以农田生态系统的影响最为明显,两种雨型推求方法的结果均表示,农田生态系统的最大分段降水量是5种生态系统中最大的。

2014—2016年昆山市NO_2时空分布及其源汇分析

利用昆山市12个环境空气自动站采集的大气数据进行统计研究,对昆山市近地层大气中NO_2时间序列变化、空间分布特征进行分析和研究。结果表明:(1)昆山市各功能区NO_2浓度分布不均,NO_2年平均值中心城区、开发区较高,郊区最低;分季节来看,3年春、夏、秋、冬季平均值分别为36.4、26.8、38.8、44.1μg/m^3,呈现冬高夏低、春秋过渡的规律。(2)2014年,NO_2浓度大致呈北高南低分布。2015年,第二中学站处于污染浓度高值中心;锦溪站浓度略有升高;其他各站点浓度都出现了不同程度下降。2016年,昆山市NO_2污染进一步改善,除开发区及花桥站和锦溪站外,各站点浓度均持续下降。(3)昆山市工业源对于NO贡献较小,而汽车等流动源对于NO影响相对明显。

昆山市暴雨时空分布特征及设计暴雨强度公式推求

基于江苏省昆山市2008—2015年12个自动气象站逐分钟降雨数据和常规气象站小时降雨量数据,并选取5个代表站分别代表不同的生态系统,先对昆山市降雨和暴雨的时空特征进行分析,然后采用年多个样法进行暴雨选样,利用指数分布、皮尔逊Ⅲ型分布和耿贝尔分布分析暴雨发生频率,最后使用高斯-牛顿法推求不同生态系统代表站的暴雨强度公式参数,结果表明:(1)昆山市各站点2008—2015年期间年降雨量都呈增长趋势,夏季降雨量最多、冬季最少,一天中01时(北京时间,下同)左右为降雨谷值,18时左右为降雨峰值,白天降雨多于夜晚;在空间分布上,农田和城市生态系统的年降雨量、年降雨日数最多,湿地和湖泊生态系统较少。(2)暴雨日数年际差异大,年内暴雨主要集中在夏季,暴雨发生频次日变化呈“双峰型”分布,暴雨发生频次在02时和18时最多,09时和24时最少;市区的暴雨日数空间变异系数大于郊区,且从市中心向外递减。(3)城市生态系统适宜采用皮尔逊Ⅲ型分布推求暴雨强度公式,其他类型生态系统适宜采用指数分布推求暴雨强度公式。

1961—2008年昆山市气候变化特征

利用1961—2008年昆山市气温、降水量和日照时数等气象要素资料,通过线性趋势方程、滑动平均等统计方法,探讨近48 a昆山气候变化特征。结果表明:昆山年平均气温和四季平均气温均呈升高趋势,其中春季增温最明显,冬季次之;年平均最低气温的增温速度高于最高气温。降水量总体呈略上升趋势,冬、夏两季降水量增加明显,春、秋季降水量则呈减小趋势,但不显著,降水年际变化幅度较大。年总日照时数和各季日照时数均呈下降趋势,其中尤以夏季减少最明显。

1981～2010年昆山市灰霾天气气候特征分析

利用昆山市气象观测站1981～2010年地面气象观测资料对昆山地区灰霾天气的气候特征、气象条件等进行了分析,并讨论了灰霾和酸雨的相关关系。结果表明,30年来昆山灰霾总体呈现上升趋势,尤其是进入21世纪后;灰霾在冬季(12月)最多,夏季(9月)最少;2005年以前灰霾持续时间较短,而2006年后,灰霾持续时间迅速增加;静小风时污染物不易扩散因而有利于灰霾的形成;灰霾对日照有削弱作用;酸雨与灰霾呈现同样的季节分布特征,当出现灰霾时,大气层结稳定,酸性载体物(SO、NO等)浓度会成倍增长,导致出现酸雨的可能性增多。

2007—2008年昆山市酸雨变化特征浅析

利用2007年4月至2009年3月昆山市气象站酸雨监测资料和气象观测资料,采用数理统计方法,对昆山酸雨特征进行初步分析。结果表明:近两年昆山酸雨频率均超过80%,年平均降水pH值均低于4.70,为重酸雨区;其中2008年酸雨污染较2007年进一步加剧。酸雨频率季节分布趋势为:秋季大于冬季大于春季大于夏季。酸雨的强度与风向风速、降水量及霾等气象因子均有一定相关性。

昆山50a最高气温变化特征

利用1961—2010年昆山逐日最高气温资料,采用趋势分析、滑动平均、小波变换等方法,分析了昆山市50a平均最高气温的变化特征,以及高温天气的气候特征。结果表明:昆山年平均最高气温整体呈振荡上升趋势,1980s后期开始上升趋势显著。50a的年平均最高气温存在着24 a、15 a、10 a左右的年代际变化周期以及4 a的年际变化周期。高温总日数从1990s起明显增多,21世纪以来高温总日数进一步增加。高温初日呈现逐渐偏早的趋势,终日呈现"晚—早—晚"的趋势,高温时间逐渐延长。高温过程发生在6月下旬至9月上旬,各级高温过程数都以7月最多,8月次之,21世纪前10年高温过程数最多。

昆山旅游开发区气候条件分析和预报服务

本文统计分析了位于昆山市南、北两地的淀山湖、阳澄湖及沿两湖旅游区的气候资源及其差异。同时利用位于两湖的水文观测站有关水文气象资料,对沿湖地区的风力和雨量建立相应的预报方程。