我国北方不同下垫面地表能量通量的变化特征

山地城市典型下垫面径流系数研究

山地城市典型下垫面径流系数研究 近年来,硬质下垫面急剧增加,城市对雨水滞留能力大幅降低。暴雨来时,入渗雨水减少,产流量大,排水不及时,多地频频“看海”。 国家在开展城市排水防涝工程体系建设的同时,极力推行自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”的建设。山地城市地势高低不平,起伏大,降雨时产流迅速,汇流量多,潜在危害性也更大,因此开展山地城市降雨产、汇流过程及径流系数的研究对内涝问题解决、海绵城市建设以及雨洪利用都有着重要意义。 本论文以重庆园博园内草地、透水砖地面、沥青路面为研究对象,采用人工模拟降雨实验分析不同坡度下垫面在不同降雨强度下的产汇流过程及径流系数的变化规律,并以实测数据为基础拟合出不同降雨情况下径流系数与各影响因素的函数关系式,研究成果和结论如下：①草地下垫面产流出现在降雨开始的 5-10min,雨强越大,产流越早出现。坡度为8。 ,雨强由0.63mm/min曾至1.62mm/min时,场次径流系数取值范围 0.098-0.169；相近雨强下,坡度为25。时,场次径流系数变化范围：0.118-0.217。 同雨强下,场次径流系数随坡度增大而增大,大雨强时两种坡度下的场次径流系数差值为0.048。②透水砖地面产流时间出现在降雨的7-12mmin,瞬时径流系数和场次径流系数随雨强增大而增大,降雨强度为0.68mm/min-1.301mm/min 时,场次径流系数变化范围：0.208～0.423。 雨强为0.68mm/min时,降雨46min后,瞬时径流系数增加明显。③沥青路面产流快,产流出现在降雨的1min-2min。 雨强和坡度对初始产流时间及瞬时径流系数影响较小。坡度对场次径流系数的影响为：场次径流系数随坡度的增大而稍有增大。

气象学 不同下垫面的小气候参考资料

实验三不同下垫面的小气候 一、实验目的 综合之前的实验内容，测定小气候区域内的温度、湿度、风等。学会气象实验数据的综合测量。 二、实验注意事项 1、保持场地的自然状况； 2、温度表读数：读气温表时，先干球、后湿球；读数时切忌用手去触摸温度表球部，眼睛与温度表的水平面在同一平面；读最低温度表时，眼睛应平直地对准游标离感应部分远的一端。 三、实验要求 1、不同下垫面的同一气象要素的时间序列分析 2、同一下垫面的不同气象要素的时间序列分析； 注：综合分析、实测资料的应用。不同下垫面分析时，注意下垫面的作用；不同要素分析时，注意气象要素间的关联。 四、实验结果 下垫面一：地球仪边 时间气温 （℃）湿球 温度 （℃） 水汽压 （hPa） 相对湿 度 露点温 度(℃) 照度 (lux） 8:15 云状云量 （0） 7.0 6.8 9.7 97 6.6 32800 10:15 云状云量 （0） 12.4 9.4 9.8 68 6.7 66500 12:15 云状云量 （0） 15 9.6 8.3 49 4.4 66300 14:15 云状云量 （0） 16.4 10.2 8.3 49 4.4 34000 16:15 云状云量 （0） 14.2 11.0 11.0 67 8.4 4220 下垫面二：青年广场 时间气温 （℃）湿球 温度 （℃） 水汽压 （hPa） 相对湿度露点温 度(℃) 照度 (lux） 8:15 云状云量 （0） 6.6 4.4 6.9 71 1.7 10450 10:15 云状云量 （0） 13.0 5.8 4.4 29 -4.4 15700 12:15 云状云量 （0） 15.0 6.8 4.4 26 -4.4 25600

南京市四种下垫面气温日变化规律及城市热岛效应

南京市四种下垫面气温日变化规律及城市热岛效应 黄良美;黄海霞;项东云;朱积余;李建龙 【期刊名称】《生态环境学报》 【年(卷),期】2007(016)005 【摘要】为了监测城市热岛特征、热场空间分布及综合评价城市环境质量,探讨消减城市热岛效应对策,2005年7-9月期间,通过对南京市的中心城区夫子庙、城市湖泊玄武湖、城市森林紫金山、城市郊区浦口四个观测点选取水泥地、草地、林地和水体四种下垫面进行温度、湿度、风速等气象因子的24 h同步观测,结果表明,(1)四个观测点的四种下垫面白天气温呈林地＜水体＜草地＜水泥地的变化趋势,夜晚则是相反,但草地的温度最低;与水泥地比较,其他3种下垫面白昼期有明显的降温效应,均幅度为0.2 ～2.9 ℃,而夜晚林地与水体有轻微的保暖效应,晴好无风天气时这种效应更明显.(2)南京市的热岛强度平均为0.5 ～3.5 ℃,凌晨3:00左右热岛强度较大且平稳,当日出后热岛强度减小,但在中午12:00左右有一个明显回升,然后下降,至傍晚18:00 ～21:00,热岛强度有个强烈提升的高峰.(3)利用各观测点温度的时间标准差、空间标准差及时空数据正规化的标准差定量与定性的揭示了城市景观与城市下垫面对城市热岛效应变化的影响机理.(4)不同观测点舒适度指数表明观测期间人们对温度、湿度和风速日变化的综合生理感觉是暑热到较舒适间的变化过程,紫金山和浦口有时给人舒适的感觉.基于实验观测数据,对南京市不同下垫面的温度日变化规律、热岛强度特征、舒适度指数以及相关成因机理进行了全面分析与探讨,为城市生态建设、城市规则、城市环境治理及城市绿化建设提供重要的理论参考. 【总页数】10页(1411-1420)

第二节 土壤热通量和土温

第二节 土壤热通量和土温 一、影响土壤温度的因素 （一）土壤表面热量的收支 土温的变化首先决定于土壤表面热量的收支状况。地面的热量收支可用地面热量平衡方程来表示。即 B ＝LE+P+Q S （3－3） 式中B 为净辐射；P 为感热通量；LE 为潜热通量，E 为蒸发或凝结量，L 为蒸发或凝结耗热量（蒸发或凝结潜热），约等于2.5?106J/kg ， Q S 为土壤热通量。 将（3—3）式改写为： Q S ＝B-LE+P （3－4） 感热通量（P ）：地面和大气间，在单位时间内，沿铅直方向通过单位面积流过的热量。单位为：W/m 2或cal/(cm 2·min)。 土壤热通量（Q S ）：单位时间、单位面积上的土壤热交换量。 白天，净辐射B 为正值（日出后40-60分钟），一部热量消耗于LE 上，一部热量消耗于P 上，余下的热量进入土壤；夜间(日落前60-90分钟)，净辐射B 为负值，由LE 、P 和Q S 来补偿，土壤热通量方向与白天相反，也就是地面失去热量。Q S 值的方向和大小，决定了土壤得失热量的多少，它直接影响到土壤温度的高低和变化。 由公式Q S ＝B-LE-P 可见，如果LE 和P 一定时，Q S 的值由净辐射B 值所决定。净辐射绝对值愈大，地面得热或失热愈多，土温变化可能愈大。如果B 值一定时，土壤愈潮湿，LE 增大，Q S 值减小，土温变化可能较缓和，感热通量值减小，气温变化也较缓和；土壤愈干燥，LE 减小，Q S 值增大，土温变化可能愈大，感热通量相应增大，气温变化愈大。 （二）土壤热属性 当Q S 一定时，土温的高低和变化则决定于土壤热特性，如热容量、导热率和导温率。土壤热容量和导热率愈大，土温变化则缓和；反之，土温变化较剧烈。 因此，土温的高低和变化主要决定于土壤的热收支和土壤热属性。所以，所有影响土壤热收支和土壤热特性的因子都会影响到土温的高低和变化。这些因子有纬度、季节、太阳高度、天气状况、斜坡方位和坡度、海拔高度、土壤种类、颜色、质地、土壤湿度和孔隙度、地面有无植物或其他覆盖物等等。这些因子对土温的影响随时间和地点是不同的。例如坡向和坡度的影响，在中纬度山地就很大，而在低纬度山地就较小。因此，在考虑土温高低和变化时，要对影响土温的诸因子进行具体和综合分析，并找出其主导因子。只有这样才能掌握土温的高低和变化规律。 二、土壤热通量及其确定方法 白天，土壤表面在吸收净辐射后，一部分能量用于蒸发LE ，一部分用于与空气乱流热交换P ，只有一部分作为土壤热通量Q S ，借分子传导方式向土中传播热量；夜间，地表由于辐射冷却，除由LE 和P 补偿一部分外，一部分由Q S 从土中向土表传播。 土壤热交换过程：热量由地表向下层或由下层向地表传输的这个过程。 土壤热通量：单位时间、单位面积上的土壤热交换量，它的单位为J/(cm 2·min)或W/m -2或kWm -2（千瓦/米2）。 土壤热通量（ Q S ）的大小与热流方向的温度梯度及土壤导热率（λ）成正比，即 如果用导温率来表示，因 ， Z T Q s ??-=λ V C K λ=ρ C C V =

城市不同下垫面覆盖的微气候效应_李书严

城市不同下垫面覆盖的微气候效应 李书严 1 1 北京市气候中心，北京，100089 摘要 选取位于城市不同功能区的站点观测资料进行分析，并以不同季节的平均气象资料为模式初始输入，用数值模式方法模拟水体的微气候效应，结果表明，城市中的水体对其周边的小气候有着明显的调节作用。水体附近的温度日变化幅度最大，交通区次之，商业区最小。水体对环境的影响主要发生在上风岸2km以内和下风岸9km以内，以2.5km以内最为明显。离岸越远影响越弱。水体面积越大对环境影响越大，单块的小于0.25km2的水体对环境的影响不明显，但是多块、密集分布的小面积水体会对环境的降温增湿效果更显著。与其它湖泊邻近的面积 1.25km2的水体，可以使 2.5km之内温差幅度0.2～1.0℃，水汽比含量增加1e-4～7e-4g/kg。相对孤立的面积2 km2的水体，可以使1.0km范围内降温幅度0.6℃，水汽比含量增加1e-4～4e-4g/kg。增加水体使地面风速增加，一般能使风速增加0.1～0.2m/s。对于草地来说，增设1.25km2的草地面积使得下风方0.50km内温度降低0.4℃，使得1.0km范围内温度降低0.2℃，可以使得2km之内比湿增加1.5e-04～3e-04g/kg。单块的大面积草地与多个零散的小面积草地（0.25km2）产生的降温效应几乎相同。由于增设的草地面积相对小，所以草地对环境风速的影响不明显。 关键词：城市中的水体 草地 水泥地 微气候效应 数值模式 1 引言 城市作为人口和工业高度集中的地方, 伴随着城市化进程, 城市面积不断扩大, 建筑物密度加大, 城市效应愈来愈明显。一方面原先植被覆盖的地表面变为不透水的混凝土或沥青覆盖的路面、屋顶面, 改变了下垫面的性质, 城市热岛强度迅速加强; 另一方面, 日益恶化的城市环境, 造成了大气、水、土壤、噪声等污染, 导致了“城市病”日益加剧,如果防治措施跟不上, 对城市生态系统的破坏是十分严重的。城市的水体和绿化植被作为城市生态系统中的还原组织, 已被世界各国的城市发展实践证实其在城市中的价值不可忽视, 且受到社会的普遍关注。城市水体和绿化的基本功能就在于调节小区气候, 改善城市生态环境。对于绿地方面的研究已有不少，但水体方面的研究还开展较少。 就绿地研究来说，城市生态学将城市绿化植被所产生的效益概括为生态效益、社会效益和经济效益; 而其中最主要和最基本的功能就是改善城市环境[1 ] 。Donkyu Yun[2 ]综合评价了城市植被和树木的遮荫效应对缓解城市热力环境恶化有重要作用, 并运用模型分析了城市植被的表面温度与热岛效应的关系, 提出城市植被的面积大小和数量是改善城市热力环境的重要因子。Shashua2Bar 等[3]指出, 在城市规划设计时, 考虑植被对城市气候的影响, 也是一个不可缺少的组成部分, 并且建立了城市绿化植被与降温关系的

南京市四种下垫面气温日变化规律及城市热岛效应

生态环境 2007, 16(5): 1411-1420 https://www.sodocs.net/doc/c211142912.html, Ecology and Environment E-mail: editor@https://www.sodocs.net/doc/c211142912.html, 基金项目：国家自然科学基金项目（30070432）；广西林科院青年科技基金项目（2005-f-02） 作者简介：黄良美（1977－），男，博士，从事城市生态方面的研究。E-mail: huangliangmei@https://www.sodocs.net/doc/c211142912.html, *通讯作者，E-mail: xianggfri@https://www.sodocs.net/doc/c211142912.html, 收稿日期：2007-01-05 南京市四种下垫面气温日变化规律及城市热岛效应 黄良美 1, 2 ，黄海霞2 ，项东云1 *，朱积余1 ，李建龙2 1. 广西林业科学研究院，广西 南宁 530001； 2. 南京大学生命科学院，江苏 南京 210093 摘要：为了监测城市热岛特征、热场空间分布及综合评价城市环境质量，探讨消减城市热岛效应对策，2005年7—9月期间，通过对南京市的中心城区夫子庙、城市湖泊玄武湖、城市森林紫金山、城市郊区浦口四个观测点选取水泥地、草地、林地和水体四种下垫面进行温度、湿度、风速等气象因子的24 h 同步观测，结果表明，（1）四个观测点的四种下垫面白天气温呈林地＜水体＜草地＜水泥地的变化趋势，夜晚则是相反，但草地的温度最低；与水泥地比较，其他3种下垫面白昼期有明显的降温效应，均幅度为0.2 ~ 2.9 ,℃而夜晚林地与水体有轻微的保暖效应,晴好无风天气时这种效应更明显。（2）南京市的热岛强度平均为0.5 ~ 3.5 ℃，凌晨3:00左右热岛强度较大且平稳，当日出后热岛强度减小,但在中午12:00左右有一个明显回升，然后下降，至傍晚18:00 ~ 21:00，热岛强度有个强烈提升的高峰。（3）利用各观测点温度的时间标准差、空间标准差及时空数据正规化的标准差定量与定性的揭示了城市景观与城市下垫面对城市热岛效应变化的影响机理。（4）不同观测点舒适度指数表明观测期间人们对温度、湿度和风速日变化的综合生理感觉是暑热到较舒适间的变化过程，紫金山和浦口有时给人舒适的感觉。基于实验观测数据，对南京市不同下垫面的温度日变化规律、热岛强度特征、舒适度指数以及相关成因机理进行了全面分析与探讨，为城市生态建设、城市规则、城市环境治理及城市绿化建设提供重要的理论参考。 关键词：城市下垫面；热岛强度日变化；成因与机理分析；舒适度指数 中图分类号：X16 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）05-1411-10 城市热岛是指城市地区整体或局部温度高于周围地区的一种异常温度分布现象，除了当地天气条件、城市地理位置的影响外，城市的街道走向，建筑群密度，工厂生产，植被覆盖率降低，大量人为热排放等，都是导致城市热岛效应产生的因素。城市热岛以其独特的气候变化对城市生态环境和人类生产活动产生着重大的影响，因此城市热岛现象的研究受到普遍关注和重视。早在19世纪初，英国科学家Howard 就指出伦敦城市中心的气温比周围的乡村高[1]；此后各国学者对不同纬度、不同类型的城市陆续做了大量的城、郊气温对比观测,都发现城区气温高于郊区的热岛现象，并对其时空分布、成因机理、数值模型及其环境生态影响作了深入的研究。Manley 将这种城区气温高于郊区的现象命名为“城市热岛”[2]，而Oke 则定义从地表面到建筑物屋顶面附近为城市覆盖层, 从屋顶面附近到上空积云层为城市边界层，并将城市中心区的温度“高峰”值与郊区温度的差值定义为“热岛强度”[3]。 国内外学者对北京、上海、天津等城市的热岛效应已作了大量的研究报道[4-6]，而作为“长江上的三大火炉”城市之一的南京城市热岛效应研究还少见报道[7, 8]。随着南京市城市化的迅猛发展，出现了较多的工、商、贸、居住等混杂的区域，城市的 环境因子非常复杂。而城内绿化在各功能区不均匀，较多地方出现较大斑块的绿化空缺及薄弱区，城市生物多样性下降，绿地种质资源锐减，城内绿地面积下降，城效生态环境不断恶化等问题，城市生境较以往更为复杂。为了监测城市热岛特征、热场空间分布及综合评价城市环境质量，探讨消减城市热岛效应对策，为城市规则、城市环境治理及城市绿化建设提供科学依据，我们通过观测实验，对比分析了2005年7、8、9月间南京市夫子庙、玄武湖、浦口、紫金山四种景观用地的日温变化规律及南京市城市热岛强度特征，综合评价了风、湿、热温因子的环境舒适度。 1 实验地与研究方法 南京是江苏省的省会城市，地处长江下游平原，居长江三角洲顶点，北纬31o14’~32o37’，东经118o22’~119o14’，距上游的武汉722 km ，距下游的上海380 km ，长江穿越境域；现辖11区4县，面积6597 km 2。南京属暖温带向北亚热带过渡地带，四季分明，全市年平均气温16 ℃，年度最佳气节为秋季9~11月。南京三面环山，西北方向滨临长江，形成向西北开口的“簸箕”地形。由于热季东南群山阻挡了海洋季风，热空气不易扩散，所以炎热高温，热岛效应明显。

青藏高原地表能量通量的估计

第21卷第12期2006年12月 地球科学进展 A DVANCE S I N E AR TH S C I ENC E V o l.21　N o.12 D e c.，2006 文章编号：1001-8166（2006）12-1268-05 青藏高原地表能量通量的估计 季劲钧1，2，黄　玫2 （1.中国科学院大气物理研究所，北京　100029；2.中国科学院地理科学与资源研究所生态系统 网络观测与模拟重点实验室，北京　100101） 摘　要：利用1981—2000年逐日气候、植被和土壤基础资料作为输入，以大气—植被相互作用模式（A V I M2）计算了青藏高原0.1°分辨率的年平均地表能量通量的空间分布和季节变化特征。结果显示，年平均地表净辐射通量由高原西南部的100W/m2减少到东部的70W/m2左右。高原东南部的林区潜热通量强而感热通量弱，从高原东南向西、向北潜热通量逐渐减少，而感热通量逐渐增大。 夏季这种趋势更加显著。冬季除东南部外，高原上广大地区地表能量通量都较低。 关　键　词：青藏高原；能量通量；A V I M2 中图分类号：S161.2＋1 文献标识码：A 1　前　言 早在20世纪50年代，叶笃正等［1］就发现青藏高原不仅起到以其巨大的山体迫使大尺度气流绕流或爬升的动力作用，同时它还是抬升到对流层中层的热源，影响着东亚乃至全球的环流和气候［2］。此后人们一直企图估计高原热源的分布和强度的变化以及高原热源对大气环流和气候的影响。对于高原热源，一方面可以由大气和地表的辐射能传输和环流推算高原上空热源的强弱；另一方面可以直接从地表的能量和水分收支来估计高原地表对上空大气能量的输送。为了直接测量地表能量收支，不同规模的观测试验持续不断，其中1979年夏季的第一次青藏高原气象科学实验、1998年的第二次青藏高原大气科学试验（T I P E X）和“全球能量水循环亚洲季风青藏高原试验研究”（G A M E/T i b e t）［3］是较为突出、规模最大的综合试验，获得不少可贵的资料。青藏高原气象科学实验课题组利用这些资料对高原的热源作过初步的统计，出版了地面辐射平衡和热量平衡图集［4］。也有作者对单站或小区域的能量和水分通量做了估算［5～9］。吕建华等［10］以3年的站点上的气候、植被和土壤资料，利用陆面过程模式对青藏高原夏季地表的能量、水分通量和植被的生产力等进行了模拟，这些结果给了我们对青藏高原地表能量和水分通量一些定量的认识。但是由于作者使用的资料时间短，或只是个别站点的观测，因此对青藏高原整体的地表能量和水分通量仍缺乏了解。本文利用青藏高原及邻近地区近20年（1981—2000年）逐日气象资料和新整编的高分辨率的全国植被分布和土壤质地资料，以改进的大气植被相互作用模式（A V I M2）对青藏高原气候区的地表能量、水分和二氧化碳交换通量进行模拟计算，下面给出的是其中地表物理通量的空间分布和季节变化结果。 2　模式和资料 2.1　模式简介 本研究中用于计算地表通量的模型是改进后的大气植被相互作用模型A V I M2。原A V I M［11～13］主要有两部分，即物理传输模块和植被生长模块。物理模块中包含了大气、植被和土壤间的辐射、热量和 　收稿日期：2006-10-11；修回日期：2006-11-02. *基金项目：国家重点基础研究发展计划项目“中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究”（编号：2002C B412500）；国家自然科学基金重大项目“区域生态系统过程功能和结构对全球变化响应和适应的集成分析”（编号：30590384）资助. 　作者简介：季劲钧（1937-），男，江苏人，研究员，主要从事气候变化和全球变化研究. E-m a i l：j i j j＠m a i l.i ap.a c.c n

不同下垫面材料对城市热岛效应的影响分析

不同下垫面材料对城市热岛效应的影响分析 摘要根据柏油、水泥、草地三种下垫面对不同季节、不同时间空气温度的影响程度,来分析不同下垫面对城市热岛效应的影响能力。 关键词热岛效应;下垫面;温度;热岛系数 城市热岛效应是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象,城市热岛强度是以城市气温与郊区同期气温的差值来表示。改革开放以来,我国各大城市的城市化发展越来越快,城里高楼林立,人口众多,各种机动车辆也大幅度增加。随之而来的是城市和乡村间的各种气象要素值出现了不对等。以一般100万人口的城市为例,市区的年平均气温比郊区的要高0.4-1℃。气象要素的差异,带来了气象灾害频发,高温,光化学烟雾,能耗增加,城市供水困难。极大的影响了人类的日常生活和城市生态平衡。以往的研究表明城市热岛的主要源头就是以水泥,沥青为主的城市下垫面。所以研究城市不同时间、不同下垫面对热岛效应的影响,对城市的规划,绿化建设、城市预警、经济发展和市民健康有重要意义。 1总论 根据苏州城区与郊区1966一2005年平均气温统计,苏州城区与郊区的年平均气温存在非常一致的非线性变化趋势,同时城区历年平均气温均高于郊区,40年△T平均值为0.28℃,表明苏州城市热岛效应客观存在。期间苏州地区城市热岛效应的变化呈现出三个发展阶段:60年代减弱,70至90年代低水平波动,2000年后迅速增强。轻微的热岛效应有利于城市的发展,可加快城乡空气流动带走污染,平衡水汽。强烈的热岛效应却带来灾难,很多强雷暴就是强热岛效应的产物。水泥建筑和柏油路的建设正是热岛效应产生的原因。所以对不同下垫面对城市热岛效应影响能力的研究可以找出城市化中各类建筑、道路、绿地的配比关系。使得城市中可以保持适量的热岛存在又不至于产生灾害。 2数据采集 由于 1.5米气温是历来气象学上分析热岛效应的基准温度对比点,所以本次分析以水泥地,柏油地,绿地三种不同下垫面在不同季节,不同时间对1.5米高温度(防辐射罩内温度)的影响分析,来分析这四种下垫面在不同季节、不同时间对城市热岛效应的影响能力。 本次分析将一年数据划分为冬(12-2月)、春(3-5月)、夏(6-8月)、秋(9-11月)四季,取2007年12月1日至2009年11月30日两年内不同下垫面表面和对1.5m 高度(防辐射罩内)的正点温度进行分析。 为了更好地分析各类下垫面对热岛效应的贡献能力,热岛贡献度特以每季度日平均气温之差乘以系数a表示,由于此次热岛数据分析是以郊区下垫面数据为分类,所以热岛贡献值都是负值。

不同下垫面环境对近地面气温的影响

不同下垫面环境对近地面气温的影响 摘要：城市化建设中采用了大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等，引 起下垫面发生变化，改变了下垫面的热属性，再加上较多气象观测站的探测环境 遭到破坏，导致观测的气象要素记录有所偏差，严重影响了气象探测数据的代表性、连续性。本文以世界气象组织（WMO）发布的地面观测站环境分级标准为切入点，创建台站环境模拟试验场并开展不同场景观测试验，获取不同下垫面环境 因素对要素影响的试验数据集，为分析试验资料获得定量结论提供基础资料。 关键词：不同下垫面；环境；地面气温；影响；分析 引言：气温作为一项气象要素，在农业生产中一直具有重要的影响。不仅气 温本身的变化对农作物生长发育具有重要作用，与气温有关的灾害性天气如高温、干旱、寒潮等也对农业生产影响较大，因此气温变化特别是每日的最高最低气温 异常越来越受到民众的关注。对气温在不同下垫面环境下的精细化预报，特别是 对气温日最高最低的精细化预报成为基层防灾减灾和农业生产的重要内容 1.温度变化分析 城市中不同下垫面对城市温度的影响是多方面的，首先，不同下垫面的反射 率存在差异，使得地面接收到的太阳辐射不同；另一方面地表与大气之间的物质（主要是水汽和二氧化碳）、能量交换也取决于下垫面的性质，这些都会直接或 间接地影响近地层气温。由于城市中各种下垫面空间尺度较小，相邻较近，其温 度特点很大程度受到城市区域气候条件的制约。冬季，4种下垫面的温度在1～7℃间变化，最低温度和最高温度的出现时间分别为7时和14时（北京时，下同）。其中，玄武湖的夜间温度最高，但白天温度与其他站点相近；植物园在夜晚温度 最低，低于玄武湖1℃，8时以后温度上升较快，正午过后温度高于玄武湖，但 16时以后温度下降也较快，以至于夜晚温度低；光华东街夜间温度接近玄武湖， 白天温度最高；河海大学校园在夜间温度较低，只是稍高于植物园，在白天高温 时段温度最低。夏季，不同下垫面之间的温度日变化差异与冬季有很大不同，各 站点最低温度出现时间为6时，最高温度除光华东街以外均发生在13时。光华 东街的夜晚温度一直最高，白天高温特点更加明显，12时以后，光华东街的温度 比其他站点高出1.5℃，并且其升温趋势一直持续到16时，最高温度超过32℃； 玄武湖和河海大学校园的夜间温度稍低于光华东街，而植物园的夜间温度则要低 于光华东街2℃以上，这3个站点白天温度比较一致。春季，玄武湖在夜间温度 最高，白天温度与其它站点温度相近；光华东街夜间温度接近于玄武湖，白天温 度变为最高，在15时其温度高于其他站点1℃左右；植物园在夜间温度最低，低 于玄武湖2℃以上，但白天温度上升很快；河海大学校园在夜间的温度低于光华 东街，高于植物园，白天温度变为最低。 2.温度变化速率 自动气象站获得的逐小时温度资料，为我们分析不同下垫面上温度变化速率 的日变化提供了条件。本文以相邻2 h（整点北京时）的平均温度差表示温度变 化速率，得到了四种下垫面上的温度变化速率在不同季节的日变化特征。白天的 温度变化明显比夜晚时快，各站点温度变化速率的差异也主要在白天。冬季，夜 晚的情况不同于其他季节，各站点的温度变化速率起伏较大，有时还会出现小幅 度增温。8时以后，各站点开始稳定增温。植物园早晨升温剧烈，到10时左右增 温速率达到最大值1.4℃/h，但11—15时内其升温速率却低于其他站点，进入降 温阶段后其降温速率一直最高，并在18时达到最大值－1.2℃/h。玄武湖早晨升

影响气候的因素(下垫面)(二)

影响气候的因素（2） 三、下垫面（下垫面是指大气底部的地球表面）因素对气候的影响： 1、海陆差异： ①沿海地区，海洋对气温有调节作用，温差更小 ②沿海，受海洋的影响大，海洋性气候显著，降水更丰富 ③深居内陆，远离海洋，受海洋的影响小，气候干燥，降水稀少 ④四面环海、受海洋影响大 2、地形： （1)盆地、(谷地)： ①盆地（谷地）海拔低,地形较封闭(深而狭长)，热量不易散失。 ②位于盆地(谷地)，海拔低，盛行下沉气流，气流在下沉过程中增温。 ③气流越过背风坡山地下沉时，形成焚风效应； ④盆地（谷底和谷坡共同吸收太阳辐射），地表升温快，加热大气； （2）山脉： ①山脉大致呈什么走向，阻挡阻挡什么方向的风，形成多雨区和雨影区； ②地形高差大，形成气候垂直差 ③三面环山，风力大，形成风的狭管效应 ④因山脉阻挡，冬季受北方冷空气（寒潮）影响较小 ⑤阳坡气温高、阴坡气温低 ⑥山地多地形雨、气旋雨 （2）高原 ①高原地区、气候垂直差异显著 ②海拔高，气温低，每升高100米，气温下降0.6度 3、洋流： ①暖流增温增湿、寒流降温减湿 ②寒流经过降温，使水汽凝结，易形成海雾 4、地表物质组成： ①地处内陆（且缺乏植被覆盖）的荒漠地区，植被稀少，地面热容量小，升温快； ②地面物质不同，对太阳辐射的反射率不同，新雪的反射率最高

③绿地气温日、年较差小于裸地 5.人类活动:热岛效应、温室效应 ☆影响气温的因素： 1.纬度（决定因素）：影响太阳高度、昼长、太阳辐射量、气温日较差，年较差（低纬度地区气温日、年较差小于高纬度地区） 2.地形（高度、地势）：阴坡、阳坡，不同海拔高度的山地、平原、谷地、盆地（如：谷地盆地地形热量不易散失，高大地形对冬季风阻挡，同纬度山地比平原日较差、年较差小等） 3.海陆位置：海洋性强弱引起气温年较差变化 4.洋流（暖流：增温增湿；寒流：降温减湿） 5.天气状况（云雨多的地方气温日、年较差小于云雨少的地方） 6.下垫面：地面反射率（冰雪反射率大，气温低）；绿地气温日、年较差小于裸地 7.人类活动：热岛效应、温室效应等 ☆气温日较差与年较差规律： 气温日较差，是一天中气温最高值与最低值之差。其大小与纬度、季节、天气情况及地表性质等有关。 ①．气温日较差与纬度的关系：纬度越高，日较差越小。 原因：纬度越高，太阳高度的日变化越小。 ②．气温日较差与天气的关系：阴天比晴天日较差小。 ③．气温日较差与海陆的关系：沿海比内陆日较差小。 ④．气温日较差与海拔的关系：山顶的气温日较差比山下平原小；高原山地地区，则海拔越高，日较差越大。 气温年较差：一年中月平均气温的最高值和最低值之差，称为气温年较差，或称气温年振幅。其大小与纬度、海陆分布等因素有关。 ①．气温年较差与纬度的关系：纬度越高，年较差越大。 原因：纬度越高正午太阳高度的年变化越大，昼夜长短的年变化越大，因而气温的年较差越大；低纬相反。 ②．气温年较差与海陆的关系：离海越远，年较差越大。

下垫面对气候的影响

下垫面对气候的影响 ——高三复习课探究教学设计 昌吉州第一中学廖军 一、教学目标：1、掌握下垫面的概念 2、掌握地形、地势对气候的影响 3、掌握洋流、海陆分布等因素对气候的影响 二、教学重难点：1、重点知识：地形、地势、洋流、海陆分布等因素对气候的影响 2、难点知识：下垫面的定义 三、教学方法：多媒体教学、探究教学、案例法、对比法、讲授法 四、探究教学过程 （课前热身）投影：气候分布规律模式图 情况，为下面将要进行的教学内容服务。 教师：请同学分别就填表的情况做解答，并及时纠正出现的问题。 （承接）同学们，我们已经学习了气候在形成过程中主要受地带性因素如太阳辐射、大气环流的共同影响；太阳辐射直接影响某一气候的温度而大气环流直接影响着气候的水分。除这两大因素的影响外，气候在形成过程中还会受到哪些因素的影响呢？这就是我们今天这节课需要解决的问题。 投影：下垫面对气候的影响 投影：下垫面的定义------包围在地球外部的一层气体总称为大气或大气圈。大气圈以地球的水陆表面为其下界，称为大气层的下垫面。它包括地形、地质、土壤和植被等，是影响气候的重要因素之一。

教师：讲解阐述 （目的）帮助学生学习了解什么是下垫面 探究活动1 投影：世界气候类型分布图 探究问题：同为赤道地区。为什么东非高原上形成了热带草原气候，没有形成热带雨林气候？（学生4-5人一组，讨论分析） 教师引导提示：热带雨林气候的分布范围是多少？ 学生小结：同为赤道地区的东非高原，由于地势较高，受地势和海拔的影响，气温和降水都有不同程度的递减，因此在该地区形成了热带草原气候，而没有形成热带雨林气候，说明地势会影响气候的形成。 教师点评 探究问题2 投影：第一张图片是热带雨林景观，第2张图片是热带草原景观（请同学们判断回答） 展示问题：在马达加斯加岛的东部你能看见斑马吗? 学生思考并讨论总结：在马达加斯加岛的东部看不见斑马。 师追问：其原因是什么呢？ 学生：因为马达加斯加岛的东部是热带雨林气候，而斑马生活在热带草原气候地区。 师继续问：那么，在马达加斯加岛的西部能否看见斑马呢？ 学生：可以，因为马达加斯加岛的西部是热带草原气候，适合斑马的生存。 师问：为什么一岛会有两种不同的气候类型呢？ 学生：因为马达加斯加岛的东部是山地迎风坡，降水多；同时还受到暖流的影响，导致这里气温高，降水多，形成热带雨林气候。而岛的西部是山地背风坡，降水较少，形成了热带草原气候。 教师点评：说明在地形里的迎风坡和背风坡也可以影响气候的形成。 （小结）地形的起伏能破坏气候分布的地带性。地形是一个非地带性因素，不同的地形对气候有不同的影响。在同一纬度地带，地势越高，气温越低，降水在一定高度的范围内，是随高度的升高而递减。因此，在热带地区的高山，从山麓到山顶，先后出现从赤道到极地的气候变化。另外，高大的山脉可以阻挡气流的运行，山脉的迎风坡和背风坡的气温与降水有明显的差异。 （承接）刚才同学们说到了暖流对气候的影响，说明洋流对气候也会有影响，请同学们举例说明洋流对气候的影响。 探究问题3 投影：给出世界气候类型分布图 学生思考并回答：秘鲁寒流对沿岸气候的影响 师给出探究问题：南美洲的热带沙漠气候为什么分布的纬度较低？ 学生思考讨论并回答：由于秘鲁寒流的影响使该地区气温降低，降水减少，加剧了干旱程度，导致热带沙漠气候向赤道方向延伸。 教师点评：说明洋流对气候的影响表现在温度和水分的变化。 小结：洋流对其流经的大陆沿岸的气候也有一定的影响。从低纬度流向高纬度的洋流，因含有大量的热能，对流经的沿海地区，起有增温增湿的作用；从高纬度流向低纬度的洋流，水温低于周围海面，对所流经的沿海地区有降温减湿作用。因而在气温上，洋流可以调节高、低纬度间的温差，在盛行气流的作用下，使同纬度大陆东西岸气温显著不同，破坏了气温纬度地带性的分布。 探究问题4 投影：亚寒带针叶林景观图 学生读图并给出判断

半干旱地区地表能量特征数据资料和计算方法

半干旱地区地表能量特征数据资料和计算方法 1.1 数据资料[13] SACOL站观测的主要项目包括：近地层基本气象要素、地表辐射系统、土壤温湿度和热通量、近地层的物质和能量通量、气溶胶光学特性、空气环境质量监测系统、温湿度垂直廓线仪和天空云的状况等。我们采用了SACOL站2007年到2012年连续六年的观测资料，包括空气温度、土壤湿度、降水量、风速、水汽压差、土壤热通量、净辐射量、太阳长短波辐射的月平均变化值、辐射通量等。常规气象要素（风速、温度、相对湿度）由观测场中32.4m的高度塔观测，观测高度分别为1、2、4、8、12、16和32 m共7层。辐射观测系统为四辐射分量系统，包括向上、向下太阳辐射以及长波辐射；土壤含水量的观测层次分别为地表以下0.05、0.10、0.20、0.40和0.80m；土壤热通量的观测层次分别为地表以下0.05和0.10 m；地面观测还包括地表温度、大气压、雨量和蒸发量。除湍流通量数据资料为10 Hz的以外，其他数据资料频率均采用半小时制。 表1.1 SACOL站观测仪器简介 观测项目安装高度/深度（m）仪器型号厂家 空气温度1,2,4,8,12,16和32 HMP45C-L Vaisalla, 芬兰 空气湿度1,2,4,8,12,16和32 HMP45C-L Vaisalla, 芬兰风速1,2,4,8,12,16和32 014AL Met One, 美国 风向8.0 034B_L Met One, 美国 向下/向上短波辐射 1.50 CM21 Kipp&Zonen, 荷兰 向下/向上长波辐射 1.50 CG4 Kipp&Zonen, 荷兰 STP01-L50 Hukseflux, 荷兰土壤温度0.02, 0.05, 0.10, 0.20, 0.50,0.80 土壤湿度0.05, 0.10, 0.20, CS616-L Campbell, 美国 0.40, 0.80 气压8.0 CS105 Vaisala, 芬兰 降水0.50 TE525MM-L R. M Young, 美国 CO2通量 2.88 CSAT 3和Campbell, 美国

伊洛河流域气候与下垫面变化对洪水径流的影响

伊洛河流域气候与下垫面变化对洪水径流的影响 李致家，张萍，李晓，吴勇拓 河海大学水文水资源学院，南京（210098） E-mail：adelineqiqi@https://www.sodocs.net/doc/c211142912.html, 摘要：为了探讨伊洛河流域气候及下垫面变化对径流的影响，采用Kendall秩相关检验对伊洛河黑石关站以上地区1960—2000年的实测降雨径流资料序列进行趋势检验，并重点对伊洛河段水库群集中的长水-白马寺区间进行了分析，结果表明，该地区的降雨径流都随时间有减小的趋势，而水库调蓄是造成流量变化的主要原因。 关键词：Kendall检验；伊洛河流域；下垫面变化 中图分类号：P333 1. 引言 伊洛河是黄河中游下段最大的支流，发源于陕西省洛南县，发育穿行在熊耳山的南北两麓，自西南向东北方向汇入黄河，干流全长974km,黑石关站为伊洛河最下游控制站，流域面积18563㎞2[1]。近几十年来，随着气候变化和人类活动的影响，尤其是流域内大小水库的扩建、封山育林、种植结构的改变，河川径流已经发生了一系列深刻的变化[2]，其演变过程受气候、地貌、土壤和植被等自然条件以及人类活动的耦合作用，分析伊洛河的径流特征，认识其演化规律和趋势，对深入了解流域开发对径流产生的影响和流域的水资源合理规划利 用有重要意义。 位于东经110°—113.5°、北纬 33.5°—35°之间的伊洛河黑石关站以上流域，是本次研究的重点，流域地形及站点分布图如图1所示。采用卢氏、故县、长水、新安、白马寺、东湾、陆浑、龙门镇、黑石关这九个观测站。通过对伊洛河黑石关以上流域1960—2000年降雨径流关系的年际变化和汛期变化的分析，并重点对水库群集中的长水-白马寺区间进行了分析，结果表明，该地区的降雨径流都随时间有减小的趋势。 2. 降雨量变化分析 2.1 年降雨量变化 由于该地区资料情况比较差， 个站点，分别是：卢氏、长水、新安、白马寺、龙门镇、东湾、黑石关。选用1960—2000年的实测降雨资料，按各站点控制流域面积对7个站点的降雨量进行加权平均，得到伊洛河黑石关站以上流域逐年平均降雨量，如图2所示。 由图2可见，黑石关以上流域的年降雨量呈峰谷相间的状态，一般枯值出现的历时为2—4年，趋势线方程为y=—1.6533x+523.14，在这41年中年降雨量减少了近70mm，平均每年减少约1.7mm。同时，点绘黑石关以上流域五年平均降雨量变化过程，如图3，可以发

不同下垫面环境对近地面气温的影响

不同下垫面环境对近地面气温的影响 发表时间：2018-12-02T13:26:59.313Z 来源：《基层建设》2018年第29期作者：栗景翔 [导读] 摘要：城市化建设中采用了大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等，引起下垫面发生变化，改变了下垫面的热属性，再加上较多气象观测站的探测环境遭到破坏，导致观测的气象要素记录有所偏差，严重影响了气象探测数据的代表性、连续性。 山西省大宁县气象局山西省临汾市 042300 摘要：城市化建设中采用了大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等，引起下垫面发生变化，改变了下垫面的热属性，再加上较多气象观测站的探测环境遭到破坏，导致观测的气象要素记录有所偏差，严重影响了气象探测数据的代表性、连续性。本文以世界气象组织（WMO）发布的地面观测站环境分级标准为切入点，创建台站环境模拟试验场并开展不同场景观测试验，获取不同下垫面环境因素对要素影响的试验数据集，为分析试验资料获得定量结论提供基础资料。 关键词：不同下垫面；环境；地面气温；影响；分析 引言：气温作为一项气象要素，在农业生产中一直具有重要的影响。不仅气温本身的变化对农作物生长发育具有重要作用，与气温有关的灾害性天气如高温、干旱、寒潮等也对农业生产影响较大，因此气温变化特别是每日的最高最低气温异常越来越受到民众的关注。对气温在不同下垫面环境下的精细化预报，特别是对气温日最高最低的精细化预报成为基层防灾减灾和农业生产的重要内容 1.温度变化分析 城市中不同下垫面对城市温度的影响是多方面的，首先，不同下垫面的反射率存在差异，使得地面接收到的太阳辐射不同；另一方面地表与大气之间的物质（主要是水汽和二氧化碳）、能量交换也取决于下垫面的性质，这些都会直接或间接地影响近地层气温。由于城市中各种下垫面空间尺度较小，相邻较近，其温度特点很大程度受到城市区域气候条件的制约。冬季，4种下垫面的温度在1～7℃间变化，最低温度和最高温度的出现时间分别为7时和14时（北京时，下同）。其中，玄武湖的夜间温度最高，但白天温度与其他站点相近；植物园在夜晚温度最低，低于玄武湖1℃，8时以后温度上升较快，正午过后温度高于玄武湖，但16时以后温度下降也较快，以至于夜晚温度低；光华东街夜间温度接近玄武湖，白天温度最高；河海大学校园在夜间温度较低，只是稍高于植物园，在白天高温时段温度最低。夏季，不同下垫面之间的温度日变化差异与冬季有很大不同，各站点最低温度出现时间为6时，最高温度除光华东街以外均发生在13时。光华东街的夜晚温度一直最高，白天高温特点更加明显，12时以后，光华东街的温度比其他站点高出1.5℃，并且其升温趋势一直持续到16时，最高温度超过32℃；玄武湖和河海大学校园的夜间温度稍低于光华东街，而植物园的夜间温度则要低于光华东街2℃以上，这3个站点白天温度比较一致。春季，玄武湖在夜间温度最高，白天温度与其它站点温度相近；光华东街夜间温度接近于玄武湖，白天温度变为最高，在15时其温度高于其他站点1℃左右；植物园在夜间温度最低，低于玄武湖2℃以上，但白天温度上升很快；河海大学校园在夜间的温度低于光华东街，高于植物园，白天温度变为最低。 2.温度变化速率 自动气象站获得的逐小时温度资料，为我们分析不同下垫面上温度变化速率的日变化提供了条件。本文以相邻2 h（整点北京时）的平均温度差表示温度变化速率，得到了四种下垫面上的温度变化速率在不同季节的日变化特征。白天的温度变化明显比夜晚时快，各站点温度变化速率的差异也主要在白天。冬季，夜晚的情况不同于其他季节，各站点的温度变化速率起伏较大，有时还会出现小幅度增温。8时以后，各站点开始稳定增温。植物园早晨升温剧烈，到10时左右增温速率达到最大值1.4℃/h，但11—15时内其升温速率却低于其他站点，进入降温阶段后其降温速率一直最高，并在18时达到最大值－1.2℃/h。玄武湖早晨升温最慢，其一天最大升温速率只有0.7℃/h，15时左右开始降温，降温速率较小。光华东街和河海大学校园内的温度变化速率稍大于玄武湖。 3.温度季节变化 通过分析可以得出，秋冬两季玄武湖的温度最高，尤其在秋季最明显；春夏两季，光华东街的温度最高。植物园4季温度都是最低，但这种特征在夏季最为突出，其温度低于其他站点很多。另外，在季节转换过程中各种下垫面上的温度变化特征一致，均为冬季降温最明显，春季升温最明显（这和代表4季的月份选取有很大关系，但我们的重点是下垫面的改变所造成的温度变化差异）。4种下垫面中，光华东街温度的季节变化在全年均较明显。玄武湖从秋季到冬季降温最大，为－16.91℃，春季升温幅度较大，但在夏季升温和秋季降温过程中温度变化都没有其他站点显著。植物园温度的季节变化特征正好与玄武湖相反，在从秋季向春季转换过程中温度变化相对较小，特别是在从秋季向冬季转换期间，温度变化低于玄武湖1.1℃，而在从春季向秋季转换过程中，植物园的温度变化较玄武湖明显。由此可见，在气温较低的月份，即冬半年，近地层温度的月际变化城市水体较大、城市绿地变化较小，而在气温较高的夏半年，温度的月际变化城市绿地较大、城市水体变化较小。通过分析可知，02时，5—10月各站点的温度差别较大，玄武湖的温度最高，植物园的温度要比其他站点低1-2℃，因此其温度年较差较小。08时，各站点的温度变化特征在各个月份比较一致，年变化范围为2-28℃。14时，在6—8月间，光华东街的温度高出其他站点1℃，其他的月份各站点温度比较一致。 4.试验设计 4.1试验站点选址 综合考虑场地环境科学合理性、试验安装的便利性、移动无线传输的稳定性以及水电和防雷条件等，经过现场勘查评估，确定成都信息工程学院综合气象观测场为试验站点布设并开展观测试验。 4.2试验站点布局 根据选址要求，定义下垫面因子为：人工建筑包括水泥路面、建筑物等，分别对100、30、10m范围选取不同下垫面因子的位置作为试验站点，每个站点分别绘制100、30、10 m的距离圈以表征各站点的观测环境；根据“温度观测环境标准”，站1、站2均为2级站点，100 m圆内下垫面因子均超过10%，而30m圆内下垫面因子小于10%；站3、站6为3级站点，10m圆内下垫面因子小于10%，站4、站5均为四级站点。 4.3试验设备标定及仪器误差确定 利用标准化观测试验前所进行的一致性对比观测得到各站温度仪器误差，以测站2为参考标准站，测站1、测站3、测站4、测站5、测站6与参考标准站气温的相关系数均为0.99，各站与参考站气温差的方差均为0，说明测站1到测站6的温度数据具有很好的一致性 总结：由于实际预报中影响气温变化的因素较多，且不同因素在不同下垫面和天气条件下的作用也在发生变化，因此实际的气温精细