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城市热岛效应的研究 20101368042 气候2班 王玥彤 一:北京 北京城市坐落在平原上,三面环山.北部和东北部是属于燕山山脉的军都山,西部是太行山的北段,称西山.北京市近年来城市发展迅速.据统计,80年代以来,北京城区扩建出现了加速趋势,1981年全市建成区面积为349,2000年达到500.伴随城市发展,人口数量也迅速增长,1982年为923万,2000年为1357万人,2004年增加到1500万.此外,城市的能源消耗也大幅度增长,据统计,1980年北京市以标准煤折算的能源消耗为1685万吨,2000年增加到4211万t吨20a间增加了215倍.随着城市的发展、人口的增加和大量能源的消耗,城市人为热和下垫面热储存大量增加,城市的热岛效应相应发生变化. 1，冬季热岛效应 应用北京地区20个常规地面气象观测站1990~2004年1月的观测资料,分析了北京冬季近15a城市热岛特征及其演变趋势;此外,在常规气象观测资料的基础上,加上了城区的天安门、白家庄2个自动观测站的资料,以及中国科学院大气物理研究所LAPC 325m气象铁塔的资料,进一步分析了2003年1月一个强热岛的日变化特征及其气象影响因子,着重分析了城市强热岛形成和消失过程近地层气象要素演变,并与弱热岛的情况进行了对比分析,以综合分析北京城市化发展至今,冬季强热岛的特征及影响其形成、减弱和消失的相关气象因子。 研究手段：运用观测资料，Tu表示城区地面气温,用Ts表示郊区地面气温,用Tu-s表示城市热岛强度。热岛强度定义为海淀站气温与顺义和大兴2站平均气温之差.这样定义的热岛强度不是很客观,但是,在这同一标准下得到的结果对了解北京城市热岛效应仍然是有意义的. 结果：北京冬季1月份1天4个时次多年平均热岛,02时最强,08时次强,14时最弱,20时次弱.夜间热岛要强于白天.白天向夜间过渡,热岛加强;而夜间向白天过渡,热岛减弱. 近15a来北京冬季夜间城市热岛强度趋势上是增强的;热岛强度与城区地面气温正相关,地面气温越高,热岛强度越大.须指出,白天城市热岛相对夜间要弱许多,没有增强的趋势;白天热岛强度和城区地面气温之间的这种相关不明显。 强热岛效应，强热岛日1天4个时次的热岛强度,02时最强,08时次强,14时最弱,20时次弱.强热岛出现在夜间,而白天强热岛减弱.白天向夜间过渡,热岛加强;夜间向白天过渡,热岛减弱,与多年平均状况的结果是一致的。而弱热岛效应不论白天还是夜晚热岛效应都弱。 北京地区冬季夜间存在城市强热岛,城市强热岛是多个因子综合作用下形成的.白天日照充足的晴夜,北京地区城郊均出现并维持弱的地面风场(最大风速小于210mPs,多个测站甚至出现静风),夜间城区近地大气层出现并维持弱的风场(风速在210mPs以下)以及夜间城区近地大气层逆温的形成和维持,使郊区地面气温下降速率和幅度远大于城区,促使夜间城市强热岛形成和维持 2 春季 应用北京地区地面气象观测台1990-2004年4月的气温资料,分析了近15 a北京春季城市热岛特征,还分析了春季一个强热岛形成和减弱消失过程的气象影响因子,强热岛在夜间形成的原因是日落后郊区地面大气降温速率和幅度远大于城区地面大气。白天有日照的晴夜北京城、郊地面风场很弱(1. 0 m/s),多个测站甚至出现静风,同时城区垂直方向上15 m高度以下持续存在很弱(1. 5 m/s)的风场,城区320 m高度以下大气持续存在强逆温,这些因素共同促使春季强热岛的形成和维持。强热岛在白天减弱消失的原因是日出后太阳辐射的加热作用引起郊区地面大气升温速率和幅度大于城区地面大气,同时城区大气稳定度减弱、城区大气逆温消失、城郊地面风速增加。 研究方法：在常规气象观测资料的基础上,加上了城区的天安门、白家庄、公主坟3个 自动观测站的资料以及中国科学院大气物理研究所LAPC 325 m气象铁塔的资料,分析了2003年4月一个强热岛的日变化特征及其形成、减弱和消失过程相关气象要素特征,以综合研究北京城市化发展至今春季强热岛特征及影响强热岛形成、减弱和消失的气象因子。 结论：(1)北京春季夜间特定条件下存在强热岛,强度夜间强于白天,强热岛中心在白家庄、天安门、公主坟连线的主城区;强度的日变化明显;白天强热岛会减弱消失。 (2)北京地区春季城市强热岛存在于夜间,强热岛是多个因子共同作用形成的。夜间强热岛形成的直接原因是日落后郊区地面气温下降速率和幅度远大于城区。有日照的晴夜北京城、郊均出现并维持弱的地面风场(风速在1.0m /s以下),多个测站甚至出现静风,且夜间城区低层大气出现并维持弱的风场(风速在1.5m /s以下)并有强逆温的形成和维持,它们是影响夜间强热岛形成和维持的重要气象因子。