渤海西岸城市邊界層特征及城市化發(fā)展對其影響的研究.pdf

1、隨著城市化發(fā)展，城市氣候問題是當今研究的熱點課題，而城市邊界層的年際變化研究在城市氣候研究中有很重要的位置。本文對位于渤海西岸的天津市城市邊界層氣象鐵塔1996年～2005年觀測的氣溫、風速、風向、相對濕度等要素以及有關邊界層特征參數(shù)進行了年際變化特征分析研究，并探討了城市化發(fā)展對其影響的可能機制，得出主要結論如下： (1)平均氣溫呈波動上升變化；正距平多于負距平，亦呈波動上升變化趨勢，1998年和2004年出現(xiàn)波峰，2002年

2、出現(xiàn)波谷；低層平均溫度距平幅度小于高層，100m以下在11℃左右，100m以上均大于12℃，各季節(jié)變化最大幅度從大到小依次是：冬季11℃、春季8℃、秋季6℃、夏季5℃。 (2)平均溫度廓線一般隨高度增高而遞減，夏季垂直遞減率最大，除了夏季以外其它季節(jié)均出現(xiàn)整層逆溫廓線，而且隨年際變化有增多趨勢；平均溫度廓線垂直遞減率變化范圍：春季為-0.82℃／100m(2001年)～0.46℃／100m(1996年)；夏季為1.13℃／100

3、m(2001年)～1.28℃／100m(1996年)；秋季為-0.79℃／100m(2005年)～0.69℃／100m(2002年)；冬季為-0.94℃／100m(2003年)～0.71℃／100m．(1998年)。 (3)平均溫度日變化表現(xiàn)為一峰一谷波型，一天中出現(xiàn)高溫時低層氣溫明顯高于高層氣溫，出現(xiàn)最高氣溫時高低層溫差季節(jié)變化范圍為：春季2.5～3.5℃，夏季3.3℃左右，秋季2.5～3.6℃，冬季2.5℃左右；溫度平均日變

4、化幅度和年際變化范圍春季最大(9.20℃～16.01℃)，冬季最小(4.59℃～9.11℃)。 (4)平均風速亦呈波動變化，100m以下為波動減小趨勢，100m以上先減小后增大，2000年前后出現(xiàn)一低值區(qū)；平均風速春、夏、秋、冬年際變化均呈現(xiàn)波動變化，一般都有2～3個峰、谷值，相比較而言，春季變化的范圍最大(1.72m／s～9.99m／s)；除了春季以外，其它季節(jié)低層風速逐年遞減趨勢明顯，特別是夏季尤為明顯；氣象塔周圍城市冠層厚

5、度約在40m到60m之間。 (5)平均風速廓線隨高度增加而增大，增大率春季最大，冬季次之，夏季最小，從低層到高層一般為從1.06m／s到9.42m／s之間變化；平均風廓線擬合優(yōu)度冪次律明顯好于指數(shù)律，大部分大于0.935，但不同季節(jié)有所差別，秋季最好，其次是冬季、春季、夏季，而平均風廓線指數(shù)律在個別年份擬合優(yōu)度也超過0.90。 (6)平均風速日變化一般表現(xiàn)為雙峰雙谷型，但主峰明顯，變化幅度低層小、高層大，低層風速白天大、

6、高層風速夜間大，而且高層最大風速出現(xiàn)時間比低層滯后，但存在季節(jié)和年份差異；高低層平均風速日變化有明顯差異，各個季節(jié)高低層界線有所不同，而且存在年際變化，具體為除冬季外其余季節(jié)100m高度平均風速日變化逐漸變?yōu)榈蛯犹卣鳎?996年-2005年平均風速日變化曲線幅度年際變化范圍春季最大(5.72～12.28m／s)，夏季最小(4.41～6.54m／s)。 (7)夏季主風向頻率存在明顯的年際變化，低層2000年以前偏東風向為主，200

7、0年以后增加了西南風向；高層為偏東風向和偏南風向，2000年以前偏南風向多一些，2000年以后偏東風向多一些。 (8)平均相對濕度2000年以前增加，2000年以后減小，高層比低層明顯，而且多為負距平；其四季的年際變化呈現(xiàn)波動性，各季節(jié)平均相對濕度變化范圍幅度從大到小依次是春季(35.8％)、冬季(26.91％)、秋季(23.92％)、夏季(13.94％)。 (9)城區(qū)風向(偏北風)粗糙度明顯大于城郊風向(偏南風)粗糙度

8、，各風向年平均粗糙度范圍為0.293～1.249m，呈逐年波動增大，不同季節(jié)變化有差異；邊界層不穩(wěn)定層結所占比例高于中性和穩(wěn)定層結所占比例，前者年際變化呈波動下降趨勢，而后兩者呈波動上升趨勢；大氣邊界層底層逆溫一般在17:00～21:00開始出現(xiàn)，早晨7:00前后達到最強，其年際變化分為三個階段，由城郊型逐漸向城市型變化。 (10)渤海西岸城市邊界層呈干暖型發(fā)展趨勢，城市邊界層動力結構受城市發(fā)展影響明顯。 (11)城市化