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天津地区海陆风时空变化特征及其对热岛效应的响应研究

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天津地区海陆风时空变化特征及其对热岛效应的响应研究

作者：许启慧南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文根据2008年全年天津地区14个自动气象观测站的逐小时资料,以及天津市地面常规气象观测站6小时一次的地面常规资料,对天津地区海风时空演变特征进行了研究,并结合该地区城市热岛效应的作用,重点分析了天津地区海陆风对城市热岛效应... 详细信息

本文根据2008年全年天津地区14个自动气象观测站的逐小时资料,以及天津市地面常规气象观测站6小时一次的地面常规资料,对天津地区海风时空演变特征进行了研究,并结合该地区城市热岛效应的作用,重点分析了天津地区海陆风对城市热岛效应的响应。主要结论如下： (1)2008年全年各测站海风的发生频率和强度存在明显的季节差异。全年大港站的海风发生频率最高,约为31.0%,随着内陆站到达海岸线距离的增加,海风的发生频率逐渐减小,春夏季为海风的高发季节;海风强度的空间分布呈现出近海站高于远海站,近郊站强于城市站的特点,并且春季的海风强度最强,秋冬季较弱。 (2)各季陆上标准站海风的起止时间、风向、风速的分布存在较大差异。夏季海风开始时间最早,持续时间最长,盛行时间集中在12～20时;大港和汉沽站春夏季海风风速为3m/s的发生频率最高,秋冬季则为2m/s,塘沽站除秋季外,其他季节以3m/s的海风风速出现频率最高;塘沽和大港站海风日里的风向分布以东和东-东南方向为主,汉沽站则集中在东南和南-东南两个方向。 (3)内陆站在冷岛和强热岛条件下的海风发生频率很低,特别是在热岛强度增至1.5℃以上时,远郊站无海风发生;天津地区最大海风多集中出现在弱热岛的天气状况下,当热岛强度达到强热岛时,最大海风的发生次数最少,位于城市站以东的津南站为最大海风出现频次最多的测站。 (4)天津城市热岛效应的出现使得城市周围郊区站的海风开始时间推迟、持续时间缩短;当海风向内陆延伸至城市站以远的内陆地区时,海风时段内几乎无热岛效应发生;当海风向内陆延伸至津南、东丽或宁河站时,热岛强度会在午后海风盛行时段内增强,并与传播到此处的海风环流叠加,导致近地层海风风速增强,并可西伸至城市中心,使得城市的海风响应增强,开始时间提前。

关键词：天津海陆风时空变化城市热岛效应

基于SMARTS模式计算河北省太阳总辐射的误差分析

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太阳能学报 2021年第5期42卷 335-342页

作者：许启慧顾光芹申彦波杜康云杨铭河北省气候中心石家庄050021 中国气象局公共气象服务中心北京100081

分析河北省13个辐射站的实测小时辐照度特征,结果表明875 W/m^(2)以上辐照度区间的辐照量占比越大,资源丰富程度越高。利用河北省13个辐射站的实测资料,对SMARTS模式计算得到的水平面太阳总辐射量进行对比检验,结果表明SMARTS模式计算... 详细信息

分析河北省13个辐射站的实测小时辐照度特征,结果表明875 W/m^(2)以上辐照度区间的辐照量占比越大,资源丰富程度越高。利用河北省13个辐射站的实测资料,对SMARTS模式计算得到的水平面太阳总辐射量进行对比检验,结果表明SMARTS模式计算值与实际观测值之间的绝对偏差在0~341.43 MJ/m^(2)之间,相对误差在-6.66%~7.41%之间,其中夏半年模式计算值偏低,冬半年模式计算值偏高;模式计算值与实测值之间相对误差近似符合正态分布,正误差出现84次,负误差出现72次,±5%之间出现的频次最多,约占48.7%,相对误差的绝对值越大,出现的频次越低。

关键词：太阳辐射 SMARTS模式河北省误差分析

ERA5再分析云量在大气环境评估中的适用性研究

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气象科技 2023年第2期51卷 183-191页

作者：许启慧张金龙许康井元元河北省气候中心石家庄050021 河北省气象信息中心石家庄050021

以河北省7个国家级气象站为例,利用1979—2013年ERA5云量和地面实测云量数据,依国标推荐法计算混合层高度,通过公式推导出通风量和大气自净能力指数,比较两套数据的计算结果,对ERA5再分析云量在大气环境评估中的适用性进行了研究;采用E... 详细信息

以河北省7个国家级气象站为例,利用1979—2013年ERA5云量和地面实测云量数据,依国标推荐法计算混合层高度,通过公式推导出通风量和大气自净能力指数,比较两套数据的计算结果,对ERA5再分析云量在大气环境评估中的适用性进行了研究;采用ERA5云量计算2013年3月至2021年2月的大气自净能力指数,对其与PM2.5浓度之间的关系进行分析。结果表明:(1)两种云量资料计算的月平均混合层高度、通风量和大气自净能力指数的相对误差近似符合正态分布,主要集中在0~5%;各月混合层高度:相对误差>通风量>大气自净能力指数,相关性则相反。秋冬季的相对误差(相关系数)大都低(高)于春夏季,邢台、石家庄和保定的误差明显小于其他站。(2)利用两种云量数据计算的大气自净能力指数的多年平均相对误差最小,通风量的次之,历年值的相关性和偏差也是中南部站点的更为理想。(3)2013年3月至2021年2月,各站月平均大气自净能力指数和PM2.5浓度呈反向相关,中南部站点的相关性更为显著。

关键词：云量 ERA5 相对误差大气自净能力指数

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塔里木盆地南部上地幔各向异性研究

地球物理学报 2021年第2期64卷 471-483页

作者：许启慧盖增喜冯永革王冠之郭震梁晓峰北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理研究所北京100871 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

塔里木南缘位于塔里木块体同青藏高原碰撞的前缘,是认识青藏高原同周围块体相互作用的重要位置.横波分裂方法可以获得岩石圈及软流圈地幔的介质各向异性特征,进而探讨岩石圈变形和地幔流动.本文利用横波分裂方法对中国科学院地质与地球... 详细信息

塔里木南缘位于塔里木块体同青藏高原碰撞的前缘,是认识青藏高原同周围块体相互作用的重要位置.横波分裂方法可以获得岩石圈及软流圈地幔的介质各向异性特征,进而探讨岩石圈变形和地幔流动.本文利用横波分裂方法对中国科学院地质与地球物理研究所、北京大学和南方科技大学联合布设在塔里木盆地南部的8个宽频带流动地震台站记录的SKS和SKKS震相进行分析,获得了塔里木盆地南部上地幔各向异性参数.分析结果显示,研究区快波偏振方向总体比较一致呈近东西向,但存在盆地边缘到盆地内部变化,而慢波延迟时间分布在0.3~1.5 s,差异较大.综合前人对青藏高原北缘和阿尔金断裂周边的横波分裂研究结果,研究区内大部分地区地幔流动方向和绝对板块运动方向保持一致,推测青藏高原北缘同塔里木盆地接触带,青藏高原北缘软流圈南东东向流动对塔里木块体下方地幔流动造成扰动,随着深入到塔里木块体内部,干扰越来越弱;同时青藏高原北部软流圈物质可能对塔里木盆地岩石圈产生影响,随着地幔软流圈物质持续向北运动逐渐冷却,对盆地内部岩石圈的影响程度减弱.

关键词：各向异性上地幔流动塔里木盆地横波分裂

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唐山市区短历时设计暴雨雨型分析

给水排水 2017年第S1期43卷 158-161页

作者：许启慧于长文张金龙关阳陈明强河北省气候中心石家庄050021 辽宁省庄河市气象局庄河116400

利用唐山市国家基本气象站1964~2014年的逐分钟降雨资料,通过模糊识别法对历时60min、120min和180min的降雨过程进行统计分析,并分别采用芝加哥法和P&C法推求唐山市区3个历时,重现期2年以5min为单位时段的短历时设计暴雨雨型,比较分析... 详细信息

利用唐山市国家基本气象站1964~2014年的逐分钟降雨资料,通过模糊识别法对历时60min、120min和180min的降雨过程进行统计分析,并分别采用芝加哥法和P&C法推求唐山市区3个历时,重现期2年以5min为单位时段的短历时设计暴雨雨型,比较分析两种方法所得结果的差异。结果表明:芝加哥法和P&C法推求的唐山市区短历时设计暴雨雨型均呈单峰型,这与模糊识别法统计的结果基本吻合;两种方法得到的60min和120min设计暴雨雨型峰值基本处于整场降雨过程的1/3分位,而历时180min的雨型峰值则均超前于整场降雨过程的1/3分位;芝加哥法和P&C法推求短历时设计暴雨雨型基本具有"单峰型、时间短、强度大"的特点,因此当短历时暴雨发生时,各相关部门应积极配合,在第一时间做好城市排水防涝工作。

关键词：唐山市区短历时芝加哥法 Pilgrim&Cordery法设计暴雨雨型

京津冀1961—2012年暴雨日数时空演变特征

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气象科技 2015年第3期43卷 497-502页

作者：刘金平向亮韩军彩许启慧河北省气候中心石家庄050021 石家庄市气象局石家庄050081

利用1961—2012年京津冀地区76个气象站逐日降水资料,通过趋势分析、相关分析、墨西哥帽小波、Cramer法、t检验等方法,分析了京津冀地区暴雨日数的时空演变特征。结果表明:全区多年平均暴雨日数为1.3天,并且存在3个大值中心,分别位于石... 详细信息

利用1961—2012年京津冀地区76个气象站逐日降水资料,通过趋势分析、相关分析、墨西哥帽小波、Cramer法、t检验等方法,分析了京津冀地区暴雨日数的时空演变特征。结果表明:全区多年平均暴雨日数为1.3天,并且存在3个大值中心,分别位于石家庄西部、承德的滦平县和邯郸的大名、曲周一带。近52年来暴雨日数呈下降趋势,但趋势不显著。年平均降水量的大小及变化趋势不仅与降水强度有关,而且与频率关系密切,强度越大且频率越高的地区年平均降水量越大,反之越小。暴雨日数在1978年和1996年产生突变。

关键词：暴雨日数突变时空变化相关分析变化趋势

天津地区夏季海陆风对城市热岛日变化特征影响的观测分析

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大气科学学报 2013年第4期36卷 417-425页

作者：黄利萍苗峻峰刘月琨许启慧南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 亳州市气象局安徽亳州236800 天津市气象局天津300074

应用2008年天津市14个自动气象站逐小时观测资料、北京站探空资料和天津站6h一次的地面常规观测资料,分析了2008年天津地区夏季海陆风对城市热岛日变化特征的影响。结果表明:在大气层结稳定条件下,海陆风日与非海陆风日相比,天津市热岛... 详细信息

应用2008年天津市14个自动气象站逐小时观测资料、北京站探空资料和天津站6h一次的地面常规观测资料,分析了2008年天津地区夏季海陆风对城市热岛日变化特征的影响。结果表明:在大气层结稳定条件下,海陆风日与非海陆风日相比,天津市热岛强度的日变化幅度增大,海风能使城市降温,削弱城市热岛强度,推迟夜间热岛的出现时间,而陆风能使夜间热岛显著增强;天津市热岛强度与海风向内陆传播的距离有密切关系,在海陆风日,当天气尺度地转风与离岸风的方向一致时,海风的传播距离较近,而当天气尺度地转风与向岸风方向一致时,海风的传播距离较远,当海风只能到达津南、东丽或宁河站时,天津市热岛强度增幅最大,随着海风传播距离的增加,热岛强度的总体增幅减小。

关键词：天津城市热岛海陆风

渤海湾西岸海陆风特征对城市热岛响应的观测分析

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气象科学 2013年第4期33卷 408-417页

作者：许启慧苗峻峰刘月琨黄利萍王蝶南京信息工程大学大气科学学院南京210044 天津市气象局天津300074 亳州市气象局安徽亳州236806

利用2008年全年渤海湾西岸(天津)14个自动气象站逐小时资料和6 h一次的地面常规资料,采用统计分析的方法,研究了天津城市热岛效应对渤海湾西岸海陆风的影响。结果表明:在冷岛和强热岛条件下,渤海湾西岸海风的发生频率较低,强热岛阻碍了... 详细信息

利用2008年全年渤海湾西岸(天津)14个自动气象站逐小时资料和6 h一次的地面常规资料,采用统计分析的方法,研究了天津城市热岛效应对渤海湾西岸海陆风的影响。结果表明:在冷岛和强热岛条件下,渤海湾西岸海风的发生频率较低,强热岛阻碍了海风向内陆的传播;内陆站在弱热岛条件下出现最大海风的频次较高,但其海风强度与无热岛或冷岛状况下相比要小一些;城市热岛效应的出现,推迟了城市周围郊区站海风的开始时间,缩短了海风的持续时间;城市站的海风风速与热岛强度呈负相关关系,但热岛效应对陆风风速的影响较强,陆风风速在热岛强度小于2.6℃时,随着其值的增大而减小,反之则增加;当海风向内陆延伸时,热岛强度会在午后海风盛行时段内增强,并与传播到此处的海风环流叠加,导致近地层海风风速增强,并可西伸至城市中心。

关键词：海陆风城市热岛统计分析

1961—2017年华北区域大气自净能力变化特征及其影响因素分析

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热带气象学报 2021年第2期37卷 233-244页

作者：井元元李宏宇张婧许启慧刘咪咪河北省气象与生态环境重点实验室河北石家庄050021 河北省气候中心河北石家庄050021

基于华北区域80个国家地面气象观测站资料,采用大气自净能力指数(ASI)分析了1961—2017年华北区域大气自净能力的气候分布特征及长期变率;用MK和MT法及Morlet小波对ASI进行了突变检验和能量谱分析;结合ASI的REOF空间载荷场分布特征,将... 详细信息

基于华北区域80个国家地面气象观测站资料,采用大气自净能力指数(ASI)分析了1961—2017年华北区域大气自净能力的气候分布特征及长期变率;用MK和MT法及Morlet小波对ASI进行了突变检验和能量谱分析;结合ASI的REOF空间载荷场分布特征,将华北区域进行分区,并研究了气象要素与华北区域及各分区的可能联系;对于大气自净能力较低的IV区,选择近年污染相对严重的部分城市(石家庄、保定和唐山),对比了ASI与污染气象条件及不同级别AQI天数占比情况。结果表明:年、季尺度的大气自净能力在京津冀和山西大部、内蒙古东北部等区域呈现出较低的气候值,在内蒙古中部等其他地区呈现出相对较高的气候值,大气自净能力在季节尺度上呈现出从春季到冬季逐渐下降的变化趋势;区域变暖背景下,冬季风环流减弱,天气过程频率和强度减弱,地面风速随之降低,导致ASI降低;研究区域的ASI与混合层高度、地表通风系数、良和轻度级别天数占比均呈现出同相月变化,而与静稳天气指数、重度和严重级别天数占比呈现出反相月变化规律。根据风速和气温对大气自净能力的影响规律,推测未来大气自净能力很可能进一步降低,因此建议地方政府进行适当的大气污染减排和区域产业升级,有利于控制未来的空气污染形势。

关键词：大气自净能力指数(ASI) 时空变化特征影响因素华北区域