北京地区夏季降水变化特征及城市热岛对小时强降水的影响分析

发布时间：2020-10-10 02:27

　　利用北京地区1977-2013年18个观测站点逐小时降水资料,将小时降水分为弱降水、中等强度降水以及强降水三个等级,对北京山区,郊区以及城区夏季小时尺度的降水的气候特征及其变化特征进行了全面细致的分析与研究。对其气候特征的分析表明:山区的弱降水贡献比郊区和城区高,但是中等强度降水和强降水方面则明显偏少,城区的中等强度降水和强降水的年均贡献和郊区有着相似的特征。北京地区的降水以短历时降水为主,强降水事件的持续时间最长,弱降水事件的持续时间最短。在降水日变化方面,弱降水表现出清晨和晚间双峰值的结构,中等强度降水和强降水仅表现出晚间单峰值的特征,郊区的弱降水清晨峰值时刻相对城区和山区略微超前,郊区和城区弱降水晚间峰值较之山区略微滞后。城区中等强度降水的峰值时刻在22时刻,滞后于郊区和山区。城区和郊区的强降水峰值在21时刻,山区在17时刻。从降水变化角度看:北京地区夏季降水量存在显著的减少趋势,这种减少趋势主要是由于弱降水和中等强度降水的显著减少引起的,强降水没有表现出明显增多或减少的趋势。与郊区相比,2004年之后城区的强降水对夏季总降水量贡献的比重越来越大而弱降水的比重减小。虽然降水持续性特征没有显著的变化特征,但是北京地区降水过程不对称性特征十分明显,其中以强降水的不对称性最强,相对于郊区和山区来说,近几十年城区强降水过程的不对称性越来越强。在清晨峰值时刻,山区、郊区和城区三个地区在弱降水方面都表现出一致的显著减少趋势;夜间峰值时刻,山区的各等级降水变化不显著,2004年之后,城区弱降水少于郊区,强降水则多于郊区。城市化对小时强降水的影响分析表明,城市热岛强度随着城市的发展呈现显著的增长趋势,且有着明显的日较差特征,夜间时分的热岛强度比之白天时分更强。日益加强的城市热岛强度会引起城区和郊区的气压异常,城区低层的空气受热膨胀上升,从而使得局地的气压变低,气压变低使得空气产生辐合上升运动,进而促进城郊环流的形成,这种现象在夜间尤为明显,导致了城区小时强降水事件在夜间更为多发。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：X16;P426.6
【部分图文】：

阴影,北京市,海拔高度,红色

２．２方法介绍逡逑２．２＿１观测站点的分类逡逑北京地区的地形特征和１８个气象观测站的空间分布如图２．１所示。可以看到北京地区逡逑的西南部，西北部，以及东北角都是山地，白色区域为平原地区。根据卫星影像资料，我逡逑们定义灰度值５５以上为城市区域，图２．１中红色填色表示１９９２年的城区范围，黄色表示逡逑２０１０年的城区范围。以此为依据所以我们将１８个观测站分成三类：绿色圆点表示山区站，逡逑蓝色圆点表示郊区站，黑色圆点表示城区站。这一方法也和前人的研宄类似１６１］。这一方法逡逑的意义在于区分了有地形影响和没地形影响的山地和平原区域，以及区分了有城市下垫面逡逑特征和没有城市下垫面影响的城区和郊区。逡逑Ｓ邋１邋ｉｉｏ逡逑Ｉ逦ｉ逡逑１１６Ｅ逦１１７Ｅ逡逑图２．１北京市地形和站点分布图，灰色阴影为海拔高度（单位：ｍ），其中红色阴影表示１９９２年北京市城市逡逑区域，黄色阴影表示２

示意图,降水过程,示意图,累积降水量

为定义某一时刻开始降水量大于等于０．１ｍｍ为一次降水过程的开始，逐时累积降水量大于逡逑或等于０．１ｍｍ的时次定义为有降水时次，否则视为无降水，在最后一个时次发生降水之后，逡逑随后的两个时次内均无降水发生，则视为这一次降水过程结束。如图２．２所示，此次过程逡逑是一次持续时间为９小时的降水过程。逡逑９逡逑

空间分布,时数,北京市,平均降水量

３．１小时降水空间分布特征逡逑３．１．１小时降水空间差异逡逑图３．１ａ给出了邋１９７７？２０１３年北京市夏季年均降水量的空间分布，可以看到对于夏季平逡逑均降水量而言，整体上山区降水量偏少，仅３００ｍｍ左右，平原地区降水量偏多，均在３５０＿逡逑以上。平原内部郊区地区（平原东北部区域）降水量多于中心城区，郊区地区年均降水量逡逑可达４５０＿以上，山区，郊区以及城区的降水量有着明显的区域差别。然后，夏季平均逡逑降水时数的空间分布，却有着独特的特点，如图３．１ｂ所示，平均降水时数的高值区分布在逡逑北京市东北部和西南部，降水总时数可达１６０小时以上；低值区在北京的东南地区（通州，逡逑大兴等地）以及延庆地区，降水总时数在１５０小时左右。逡逑１１２一邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋１邋Ｉ邋Ｉ邋？逦４１＾邋■邋１邋１邋１邋１邋１邋１邋Ｉ邋Ｉ邋■邋■邋Ｉ邋Ｉ．邋－逡逑＾（ａ）逦“ｂ）逦＇邋Ｉ，逡逑３：：逡逑．．ｇ逦ｒ－）ｉ＇逦0＞＾ｉ邋－１逡逑１１５４邋１１５．６邋１１５．８逦１１６逦１１６７邋１１６４邋１１６．６邋１１６．８逦１１７逦１１７５邋１１７．４邋１１７．６逦１１５．４邋１１５．６邋１１５．８逦１１６逦１１６２邋１１６４邋１１６．６邋１１６．８逦１１７逦１１７２邋１１７４邋１１７．６逡逑图３．１邋１９７７？２０１３年北京市夏季平均降水量（单位：ｍｍ）邋（ａ）

【参考文献】