北京地区降水年际变化及其城市效应的研究

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1、%’$!第!"卷!第#期!$%%"年#月北京地区降水年际变化及其城市效应的研究"于淑秋""中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室!北京#!!!+#摘要!!用北京地区$!个站近*#年##,%!($!!!年$年降水资料讨论了北京地区年降水量大尺度年际变化特征及局地年降水距平的城市效应!主要结论有%##$北京地区年降水量具有大尺度变化特征!其倾向率为W#:#,"&#!/!相当于近*#年北京地区年降水量减少了$":+$..’#$$局地年降水距平百分比在城区附近为正距平中心!形成城市雨岛!其强度以!:%%$#k&#!/增加!城市雨岛的年际变化与北京地区年降水量的年际变化趋势相反

2、’#’$城市雨岛的变化还与天气过程强弱有关:当天气过程强#涝年$时!北京市区雨岛增强!当天气过程弱#旱年$时!北京市区雨岛消失:关键词!!城市雨岛效应!年际气候振荡!降水!北京市!大气科学!!城市降水的分布和落区是一个比较复杂的问效应!但具体增加的量级和地区!却因各城市所处题:它与盛行风’局地环流’地形’水域’建筑物的盛行风’局地环流’地形’水域以及下垫面不同和下垫面性质等都有密切的关系:城市对局地降水而不同:量的影响及其物理机制!在城市气候学研究中存在本文用北京市近*#年"#,%!($!!!年$降水资%#&不少争议:大致有’种不同的看法#一是认为城料讨论北京地区降水的

3、年际变化和城市化对降水的市对降水无影响)二是认为城市化有使降水增多的影响:效应!特别是在城市的下风区)三是城市化反而使!!北京市降水年际变化降水减少:这些争论主要发生在$!世纪+!年代以前!随着观测资料的延长’科学试验加密观测的增北京地区共有$!个气象观测站!其中#(个站%$(*&加以及数值模拟!这’种看法逐渐趋于一致!观测资料比较整齐!都是#,%!($!!!年!共*#年即城市化有使降水增加的效应!特别是城市的下风资料:其他(个站是从$!世纪"!年代中期开始观%(&测!至$!!!年!只有$’($"年不等的资料!为了区!被称为城市雨岛效应:例如2/40>1研究工作表明#城

4、市化和工业污染将造成下风区降雨’降雪补齐这(个站的资料!用客观分析方法对它们进行%%&内插:北京站及邻近地区的$!个站*#年的降水记的增加:U7/45434在美国I110430H州的厄巴拉"‘A8/4/$市$(N.$的范围内布置##个雨量观测录!至少包含了两种尺度的气候变化!即大尺度的点!取得#!年的降水记录!并绘制其年平均降水年际变化"或年代际振荡$和中小尺度的城市局地效量分布!证明城市对降水的影响!在其下风区降水应:如何分离大尺度气候背景和局地变化!是研究量最多:城市对降水影响的重要手段:尺度分离的方法很多!%"&%+&如滤波等:这里采用林学椿等%##&在研究北京地

5、区热$!世纪+!年代以后!我国的上海’北京’%,&%#!&岛所用的方法!即用北京$!个站*#"#,%!($!!!$福州’兰州等城市先后都作过城郊降水的对比研究!大部分研究都证明了城市确有使降水增多的年降水量"记为31B$资料!对$!个站年降水量作平!$!!%&!%&!,收稿!$!!%&#!&#’收修改稿!"国家重点基础研究发展计划"^#,,,!*("!!$和科研院所社会公益研究专项"$!!(2I<’a!("$研究项目共同资助!""-&./01#;>[,,!;/.H:;./:53]:;4!第!"卷!第#期!$%%"年#月%’’均!得到北京地区年降水量序列"记为3$代表大尺

6、代表另一个序列!说明北京地区年降水量能代表华B度降水量!它的多年平均记为3.!局地降水距平北地区的年降水变化!具有大尺度性质:百分比"以下简称局地降水$则定义为231B%"31BJ3B$-3.!其中1%#!$!6!$!!B%#!$!6!*#现在先讨论北京地区大尺度年降水量"3$:B为了讨论方便!把北京地区年降水量序列转化为距平百分比序列"即"3BW3.$-3.$!图#"/$为北京地区年降水量距平百分比的年际变化!由图可见北京地区年降水量在不断的减少!#,+!年前以正距平为主!气候阶段平均值为*k)#,+!年后以负距平为主!气候阶段平均值为W*k!这两阶段的差为+k!经P

7、检验己超过了#k信度!#,+!年为跃变点:倾向率为W#:#,"-#!/"图中实线$:为了说明北京地区年降水量具有大尺度特征:在’"(*(p?!#!((#$$p-华北地区选取降水记录图!!北京地区!)"和华北地区!*"年降水量距平百分比的年际变化具有’(/以上的("个站!它们包括河北省的石家图中实线为倾向率!虚线为跃变点和阶段平均值庄’张家口’承德)山西省的大同’五台山)内蒙古的朱日和’包头’锡林浩特’赤峰)辽宁省的朝北京地区年降水量多年平均为(+#:!..!而它阳’锦州’大连)宁夏的银川’盐池)陕西的榆的倾向率为W#:#,"-#!/!即每