收藏本站
《兰州大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

兰州城市气候效应的时空特征及形成机制研究

李国栋  
【摘要】: 伴随着城市化进程高速发展的同时,城市化对城市各气候要素产生越来越大的影响,如城市气候出现“五岛”效应特征,这对人类的生产生活产生了一系列影响和危害,同时,城市气候效应对全球变暖的贡献问题已经引起广泛关注。目前,城市气候效应研究在城市生态环境的建设、城市规划、城市建筑设计、城市能源利用以及居民生活健康等应用领域都具有重要的意义。近半个世纪,兰州市城市化进入了一个快速发展的时期,人为和自然因素的综合作用使得兰州城市化气候效应较其它城市表现更加突出和独特,迫切需要对兰州城市气候效应的时空分布特征和形成机制进行研究,本研究主要进行了以下方面的工作: 1.在兰州大学本部和榆中校区进行了一年的波文比系统观测实验,利用观测数据并结合兰州市及周边十个气象站自建站以来的气象数据,研究了兰州城市气候各要素的特征和城市近地层空气的温湿特征,分析了“五岛”效应及其日、季节和年际变化特征。研究表明:兰州市较其它城市的城市气候效应更加突出,近五十年兰州市热岛强度及其对兰州市增温的贡献率均高于全国水平,冬季的增温速率和增温幅度是全国水平的2倍。一年四季城市存在明显的城市干岛现象,夏季城市的干岛效应最为显著,冬季较弱;城市湿岛效应并不明显;兰州市城区日照时数和日照百分率呈现下降趋势;兰州风场日落以后河谷山风叠加热力环流,风速较大,白天谷风和热岛环流相互削弱,风速减弱,城区的平均风速小于郊区风速,冬季静风频率高;兰州市并不存在雨岛效应,四季降水量除夏季以外,都是波动递减的,夏季7月份上升幅度不足1mm/10a。近地层大气温湿梯度主要受下垫面影响较大,整体的变化趋势较为一致。 2.为了研究兰州市温湿场空间分布格局,首先,在兰州市城区进行了四季各气候要素的汽车流动观测,结合GIS空间插值技术,模拟分析了兰州市城区四季一日内三个时段的热场和湿度场特征。然后,基于TM6热红外遥感数据,利用覃志豪单窗算法和JMS普适性单通道算法,定量反演了兰州城市地表温度场,分析了兰州市地表温度的空间分布规律和剖面特征。研究表明:热场强度高的区域出现在人口和建筑容积率高的商贸区和大型住宅区、能耗大和热源强度高的工业区。低温区主要出现在植被覆盖好、建筑容积率低的城市周边区域。湿度场的分布规律性不强,高湿度区与高植被覆盖区基本一致。绿地、水体,建筑容积率,人口密度,能耗、下垫面性质和城市功能分区的分布差异,使得城市温湿场内部结构存在相当大的差异,其中植被覆盖度的影响最大。在城关区,高温区的分布比较破碎,斑块化程度比较强;在七里河区,以西站、货场、兰石厂和西部物资市场为中心形成了兰州市强度最高的地表高温区。安宁区整体热场强度最弱,强度稍高区域主要分布在黄河市场至十里店一带,大学城区域有逐渐增强的趋势。在西固区,热场强度高的区域基本和生活区的分布范围相一致,在工业厂区热场强度相对并不高。 3.为了研究兰州市城市气候效应的形成机制和变化机理,首先,利用波文比观测数据,研究了兰州市区下垫面辐射收支状况和辐射差额的变化特征及其影响因子。然后,通过波文比—能量平衡模型和能量平衡—空气动力学阻抗模型,进行了城市水热通量的估算与城市陆面过程研究,对兰州城市气候形成的根源:能量交换过程进行了分析。采用建筑—城市—土壤同步仿真模型,通过建筑热系统和城市气候的耦合模拟估算了具体条件下的兰州城市热岛效应,得到了作为中尺度城市气候效应研究的城市覆盖层的能量通量的分配特征,以及城市覆盖层内各气候要素的时空分布规律,得到了影响城市热岛效应的城市建筑相关因子的特征,为缓解城市热岛效应提供了理论依据。利用兰州市城市建设和社会经济数据;分析了兰州城市发展相关指标与城市热岛强度之间的关系,发现各项指标与热岛强度均具有较大的相关性,兰州城市气候效应与人口数量、城市规模、城市下垫面状况和城市大气状况等因素关系密切。 4.应用基于分形理论的R/S分析方法,对兰州城市气候效应的变化进行了趋势预测,并对各要素时间序列的记忆长度进行了分析。结果表明:各要素时间序列存在着明显的分形结构,年均和四季气温将都呈现上升趋势,变化具有持续性特征;年均和四季相对湿度呈波动下降的趋势仍将持续,而且持续性较强。未来春、冬季节降水量仍将持续递减,夏季降水量仍将持续递增,但其持续性较弱,年平均降水量和秋季降水量变化具有反持续性特征,未来的变化将呈增加的趋势。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:P463.3

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 潘竟虎;兰州市景观生态格局热环境效应研究[D];兰州大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 王娟;西安城市化气候效应研究[D];陕西师范大学;2011年
2 季严飞;珠江三角洲地区输电线路雷电防护相关影响因素分析[D];华南理工大学;2011年
3 李彪;城市建筑群不均匀性对大气动力特性影响的风洞实验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 陈世昌;区域输电网智能防雷措施调研[D];华南理工大学;2011年
5 张芳;江苏省城市化对夏季降水影响的分析[D];南京信息工程大学;2012年
6 陈朝晖;长沙城市热岛效应特征分析[D];兰州大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱嘉伟,赵云章,闫振鹏,徐莉,田明中;黄河下游河道地貌分形分维特征研究[J];测绘科学;2005年05期
2 陈云浩,史培军,李晓兵,何春阳;城市空间热环境的遥感研究——热场结构及其演变的分形测量[J];测绘学报;2002年04期
3 任启福;;重庆城市热岛效应[J];重庆环境科学;1992年03期
4 毛克彪,覃志豪;大气辐射传输模型及MODTRAN中透过率计算[J];测绘与空间地理信息;2004年04期
5 何隆华,赵宏;水系的分形维数及其含义[J];地理科学;1996年02期
6 陈云浩,李晓兵,史培军,何春阳;上海城市热环境的空间格局分析[J];地理科学;2002年03期
7 何云玲,张一平,刘玉洪,马友鑫,李佑荣,窦军霞,郭萍;昆明城市气候水平空间分布特征[J];地理科学;2002年06期
8 王传琛,刘际松;杭州城市气候[J];地理学报;1982年02期
9 周淑贞,张超;上海城市热岛效应[J];地理学报;1982年04期
10 周红妹,周成虎,葛伟强,丁金才;基于遥感和GIS的城市热场分布规律研究[J];地理学报;2001年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 冯文峰;基于TM/ETM数据的城市地表温度研究[D];河南大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王波,霍亮,高建明;透水性地砖蒸发试验研究[J];四川建筑科学研究;2004年03期
2 杨子江;;利用环境绿化措施改善夏热冬冷地区小城镇住宅室内热环境[J];四川建筑科学研究;2008年01期
3 李传武;黄润;尚正永;;基于分形理论的安徽省城镇体系研究[J];合肥师范学院学报;2009年03期
4 杨丽萍;杨玉永;;EOS-MODIS数据农业应用进展及前景[J];山东农业科学;2009年01期
5 隋学艳;朱振林;朱传宝;杨丽萍;姚慧敏;郭洪海;;基于MODIS数据的山东省小麦株高遥感估算研究[J];山东农业科学;2009年02期
6 崔素芳;张振华;姚付启;张燕;任尚岗;;基于偏相关分析的烟台市土壤温度影响因素及预测模型研究[J];山东农业科学;2010年01期
7 管后春;李运怀;杨西飞;;2.5Ma以来古气候环境演变代用指标研究进展[J];安徽地质;2008年01期
8 王光新;严平;李静;;董铺岛景观环境气候初探[J];安徽农学通报;2007年03期
9 包桂荣;白长寿;杨润莉;;通辽市科尔沁区热岛效应分析[J];安徽农学通报;2007年18期
10 罗朝霞;;浅论遥感影像在农业旅游规划中的应用[J];安徽农学通报;2008年13期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张庆国;杨书运;刘新;;生态学在城市热污染防治中的应用[A];2004“生态安徽”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 翟宇波;;大气环境与现代城市规划[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(理科卷)[C];2005年
3 张凯;许晓静;徐小牛;;合肥城市绿地土壤呼吸初探[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
4 张爱英;任国玉;周江兴;初子莹;任玉玉;唐国利;;中国地面气温变化趋势中的城市化影响偏差[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
5 赵瑞霞;张宏;吴国雄;李伟平;石爱丽;;中国东部初春水分循环季节推进过程的年代际突变[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
6 饶欢;张智勇;;一种基于ENVI的区域环境分析方法[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
7 王文锋;;区域文化产业与城市协调发展的实证分析——以北京市为例[A];中国传媒大学第五届全国新闻学与传播学博士生学术研讨会论文集[C];2011年
8 黄丽虹;王龙波;;基于环境卫星的北部湾地区遥感影像制作及影像入库应用研究[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十五次学术交流会论文集[C];2011年
9 李海;李颂华;;2011年6月7~8日南阳市高温天气过程分析[A];经济策论(下)[C];2011年
10 邓世有;陈海成;张启绍;;安阳市空中水资源开发潜力分析[A];经济策论(下)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王红;基础地理信息地形数据库信息量度量方法研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 王颖;复杂下垫面下空气污染数值模拟研究[D];兰州大学;2010年
3 朱新春;莱布尼茨自然有机论研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 邵玉娴;粘性土工程性质的温度效应试验研究[D];南京大学;2011年
5 丁晓东;农田养分流失风险评价及养分平衡管理研究[D];浙江大学;2010年
6 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
7 李爱民;基于遥感影像的城市建成区扩张与用地规模研究[D];解放军信息工程大学;2009年
8 丁文荣;云南省盘龙河流域河流悬移质输移变化及其对环境变化的响应[D];昆明理工大学;2008年
9 陶高梁;岩土多孔介质孔隙结构的分形研究及其应用[D];武汉理工大学;2010年
10 陈兵;基于多平台棉花黄萎病的遥感监测研究[D];石河子大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 秦丽;大比例尺SOTER单元划分指标研究[D];华中农业大学;2010年
2 韩筱婕;基于城市热岛减缓的湖泊湿地景观功能连通性研究[D];华中农业大学;2010年
3 田晓堃;三峡库区两种森林中土壤细菌与环境因子的空间分布关系[D];华中农业大学;2010年
4 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
5 冯彦平;矿山开采影响下的环境遥感监测与评价[D];山东科技大学;2010年
6 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
7 王梁文敬;典型地物的极化后向散射特性分析及其在分类中的应用[D];山东科技大学;2010年
8 李新芝;基于多源遥感数据的矿区植被信息监测方法研究[D];山东科技大学;2010年
9 由明远;县域城镇体系发展演化研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
10 邴迪;哈大齐工业走廊不同类型城市空间扩展过程研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白芳铭;张松林;;兰州生态城市建设对策探讨[J];安徽农业科学;2007年03期
2 周明芳;许月明;;河北省城市化进程中耕地保护问题研究[J];安徽农业科学;2007年04期
3 刘薇;景元书;;南京市2005年生态足迹分析[J];安徽农业科学;2008年29期
4 代富强;刘刚才;南岭;;重庆市可持续发展的生态足迹分析[J];安徽农业科学;2009年32期
5 姜春;钱乐祥;千怀遂;;2003-2007年广州市生态足迹动态研究[J];环境科学与管理;2010年10期
6 张鑫;蔡旭晖;柴发合;;北京市秋季大气边界层结构与特征分析[J];北京大学学报(自然科学版);2006年02期
7 胡嘉骢;朱启疆;;城市热岛研究进展[J];北京师范大学学报(自然科学版);2010年02期
8 杨柏生;成都城市热岛效应研究[J];成都气象学院学报;1988年02期
9 王永中,段练,陈会芝,陈章;成都地区雷暴的天气气候特征[J];成都信息工程学院学报;2005年03期
10 王华东,王建;城市景观生态学雏议[J];城市环境与城市生态;1991年01期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 赵晶;上海城市土地利用与景观格局的空间演变研究[D];华东师范大学;2004年
2 岳文泽;基于遥感影像的城市景观格局及其热环境效应研究[D];华东师范大学;2005年
3 毕琳;我国城市化发展研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
4 郑栋;闪电活动与降水的相关关系研究[D];中国科学院研究生院;2008年
5 王翠云;基于遥感和CFD技术的城市热环境分析与模拟[D];兰州大学;2008年
6 孟彩红;基于GIS的兰州城市景观研究[D];兰州大学;2008年
7 赵东;中国太阳能长期变化及计算方法研究[D];南京信息工程大学;2009年
8 莫松平;辐射热力学的基础理论及其应用研究[D];中国科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 甄新蓉;北京城市热岛动力、热力结构[D];中国气象科学研究院;2003年
2 周世濂;雷电放电过程中雷击点选择性的机理研究[D];广西大学;2004年
3 杜英;西部地区城镇化过程中的生态效应研究[D];西北农林科技大学;2005年
4 胡艳;上海地区雷暴天气及下垫面特征对它的影响分析[D];南京信息工程大学;2006年
5 李志强;三维建筑风环境及风压分布的数值模拟和实验研究[D];西安建筑科技大学;2006年
6 郭雪梅;山西省近45年地面气候变化及其城市化影响研究[D];兰州大学;2006年
7 谢济善;上海地区城市热岛效应分析[D];南京信息工程大学;2007年
8 孙丽华;秦皇岛市近45年气候变化及其对农业的影响[D];兰州大学;2007年
9 张喜亮;江苏省近45年气候变化的时空特征分析[D];南京信息工程大学;2008年
10 顾丽华;南京市城市气候效应的研究[D];南京信息工程大学;2008年
【二级引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 赵聪颖;董妍;;西安市50年城市热岛强度非对称变化特征[A];S7 气候环境变化与人体健康[C];2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 孙雷雷;广州白云机场雷电灾害风险评估[D];华南理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁玉江,李江风;天山乌鲁木齐河源450a冬季温度序列的重建与分析[J];冰川冻土;1999年01期
2 周厚云,余素华,朱照宇,李世杰,李炳元,文启忠,贺益贤;西昆仑山甜水海钻孔氧化铁指标的R/S分析及其意义[J];冰川冻土;1999年02期
3 康兴成,张其花,Lisa J. GRAUMLICH,Paul.SHEPPARD;利用树轮资料重建青海都兰地区过去1835年的气候变化[J];冰川冻土;2000年01期
4 徐影,丁一汇,赵宗慈;人类活动引起的我国西北地区21世纪温度和降水变化情景分析[J];冰川冻土;2003年03期
5 施雅风;第四纪中期青藏高原冰冻圈的演化及其与全球变化的联系[J];冰川冻土;1998年03期
6 徐希孺,庄家礼,陈良富;热红外多角度遥感和反演混合像元组分温度[J];北京大学学报(自然科学版);2000年04期
7 龚道溢,仪垂祥;气候代用资料的分形研究[J];北京师范大学学报(自然科学版);1995年03期
8 姜志强;分形理论应用研究若干问题及现状与前景分析[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年01期
9 钱妙芬 ,石风云;成都市城市热岛特征初探[J];成都气象学院学报;1988年01期
10 卢敬华,李国平;城市热岛效应的分析[J];成都气象学院学报;1991年Z1期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 崔灵周;流域降雨侵蚀产沙与地貌形态特征耦合关系研究[D];西北农林科技大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨德保,王式功,王玉玺;兰州城市气候变化及热岛效应分析[J];兰州大学学报(自然科学版);1994年04期
2 陈仲全;;兰州城市气候效应的成因与调节[J];西北师范大学学报(自然科学版);1984年04期
3 周淑贞;上海城市气候中的“五岛”效应[J];中国科学B辑;1988年11期
4 张建新,周陆生;西宁市区的城市气候效应[J];徐州师范大学学报(自然科学版);1997年04期
5 邓学良;何冬燕;潘德炉;孙照渤;;卫星遥感中国海域气溶胶特征分析[J];遥感学报;2010年02期
6 刘哲民,张军,李炜;兰州市TSP时空分布特征及防治措施[J];干旱区资源与环境;2005年05期
7 吴宜进,邓先瑞;武汉城市气候研究现状及展望[J];华中师范大学学报(自然科学版);1998年03期
8 河村武 ,杨郁华;近年来东京及其周围地区大气环境的变化[J];地理科学进展;1986年04期
9 邓先瑞;城市气候研究刍议[J];华中师范大学学报(自然科学版);1988年04期
10 张志新;城市气候的特征及危害[J];农业与技术;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贾子冰;王同美;温之平;;华南秋季降水的时空分布特征分析[A];第26届中国气象学会年会气候变化分会场论文集[C];2009年
2 普布卓玛;周顺武;;西藏地区旱涝等级划分与时空分布特征[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
3 王业宏;高慧君;孙兴池;;山东省大雾时空分布特征分析[A];中国气象学会2008年年会极端天气气候事件与应急气象服务分会场论文集[C];2008年
4 刘海涛;张向军;李盈奎;郭华;买买提;;和田地区沙尘暴天气的时空分布特征[A];第26届中国气象学会年会第三届气象综合探测技术研讨会分会场论文集[C];2009年
5 吕环宇;王少林;;东北地区冬季降雪时空分布特征及其区划研究[A];第26届中国气象学会年会航空与航天气象技术交流会分会场论文集[C];2009年
6 储国强;刘嘉麒;Mingram J.;Schettler G.;顾兆炎;吕厚远;刘强;J.F.W.Negendank;刘东生;;东北玛珥湖硅藻纹层形成机制及气候变化[A];高分辨记录与同位素技术在环境变化研究中的应用全国学术讨论会论文摘要集[C];2004年
7 杨保东;银燕;段英;李江波;郭金平;梁秀慧;;河北地区大气水汽含量分布特征及其变化趋势[A];中国气象学会2006年年会“人工影响天气作业技术专题研讨会”分会场论文集[C];2006年
8 蒋三庚;;论商业集聚[A];中国市场学会2006年年会暨第四次全国会员代表大会论文集[C];2006年
9 杨保东;银燕;段英;李江波;郭金平;梁秀慧;;河北地区大气水汽含量分布特征及其变化趋势[A];中国气象学会2006年年会“气候变化及其机理和模拟”分会场论文集[C];2006年
10 季致建;邱小伟;;浙江省大雪气候概况和时空分布特征规律分析[A];第四届长三角科技论坛论文集(上册)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 邹德训;45亿元资金将注入“十一五”兰州电网[N];中国电力报;2006年
2 李国昌 秘晓东;守望兰州城市生态[N];中国气象报;2003年
3 通讯员 张佩卿 本报记者 韩红新;发展中的兰州城市集中供热[N];兰州日报;2004年
4 记者 李晓霞;以节会经济为契机 提升兰州城市形象[N];兰州日报;2011年
5 赵民望;兰州城市化步履蹒跚[N];中华工商时报;2003年
6 杨贵智;留住兰州城市的记忆[N];兰州日报;2005年
7 记者 张万宏 通讯员 李晓晖;34万“新市民”融入兰州城市生活[N];兰州日报;2010年
8 宋常青;这样的“车头费”该不该收[N];中国改革报;2007年
9 宋常青;兰州拟收“车头”费,是否有点简单化[N];新华每日电讯;2007年
10 记者 康瑶;亚行提供甘肃贷款已超10亿美元[N];甘肃经济日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李国栋;兰州城市气候效应的时空特征及形成机制研究[D];兰州大学;2009年
2 冯卫红;旅游产业集群形成和演进研究[D];河南大学;2008年
3 刘克春;农户农地流转决策行为研究[D];浙江大学;2006年
4 张立新;教师实践性知识形成机制研究[D];上海师范大学;2008年
5 李奋其;酒泉盆地形成机制与演化[D];成都理工大学;2004年
6 王非;长春花[Catharanthus roseus(L.)G.Don]生活史型多样性的特征及其形成机制的研究[D];东北林业大学;2005年
7 卞显红;城市旅游空间结构形成机制分析[D];南京师范大学;2007年
8 周旗;关中平原土壤水环境变化与植被建设[D];陕西师范大学;2005年
9 李平华;三角洲的顶点城市研究[D];南京师范大学;2005年
10 王亚明;Ti6Al4V合金微弧氧化涂层的形成机制与摩擦学行为[D];哈尔滨工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何艳冰;兰州都市圈形成机制研究[D];兰州大学;2007年
2 乔林凰;空间视角的兰州城市跨越式发展时机研究[D];兰州大学;2008年
3 李小英;城市宜居性评价研究[D];兰州大学;2007年
4 张艳;生态工业园形成机制初探[D];暨南大学;2006年
5 宋玉兰;农业产业集群发展研究[D];新疆农业大学;2005年
6 刁向明;吉林省产业空间布局的形成机制与调控策略研究[D];东北师范大学;2006年
7 刘欢;湖南浏阳花炮产业集群形成机制研究[D];湖南大学;2006年
8 李瑛;改革开放以来我国经济周期波动及其形成机制研究[D];郑州大学;2007年
9 蒋燕;企业技术创新型人力资本可持续创新力形成机制研究[D];广西师范大学;2007年
10 萨恒福;我国成品油价格形成机制及其社会福利效应分析[D];吉林大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026