基于度-时法的哈尔滨冬季采暖强度评价

采用度时法比度日法更能细致地反映采暖和制冷强度时间分布特征。论文应用度时法分析了哈尔滨采暖期内采暖强度的时间变化特征,获得如下结论：1）哈尔滨集中供暖时间为183 d,近10 a采暖期平均气温-7.7 ℃,平均气温距平最高值2.6 ℃（2007、2008年）、最低值 -2.0 ℃（2013年）。采暖期小时平均气温最高在14：00（-3.6 ℃）,最低在06：00（-11.3 ℃）。 2）2005-2014年,哈尔滨年平均采暖强度1.1×10⁵ ℃·h,最大1.2×10⁵ ℃·h（2013年）,最小1.0×10⁵ ℃·h（2007年）。3）哈尔滨采暖期小时平均采暖强度为25.7 ℃·h,日内呈单峰分布,06：00采暖强度最大,为29.3 ℃·h,14：00采暖强度最小,为21.6 ℃·h。晚上21：00到次日上午9：00,采暖强度大于日平均值,而上午9：00到晚上21：00采暖强度则明显低于日平均水平。4）采暖期各月平均的小时采暖强度1月最大,为35.4 ℃·h,从大到小依次减少顺序是1、12、2、11、3、10、4,4月小时采暖强度仅为12.0 ℃·h。5）日内小时采暖强度最小值3、4月出现在15：00,其余月份在14：00;最大值1、2、12月出现在07：00,3、10、11月在06：00,4月在05：00。在每年1月中旬06：00~08：00,出现整个采暖期采暖强度极大值。     

气候变化对辽宁严寒地区南界及采暖节能的影响

为了研究气候变化对辽宁省严寒地区南界的变化以及对采暖期能源消耗的影响,利用辽宁省1961-2013年逐日气温资料和台站地理信息数据,采用GIS技术、趋势分析、山本(Yamamoto)检验等方法对采暖期气温、采暖长度、采暖强度、辽宁严寒地区和寒冷地区的划分及变化、采暖节能率进行研究分析。结果表明:近53 a辽宁平均采暖期长度为148 d,平均气温以0.4℃/(10 a)的速度增长,1987年气候增暖突变后,采暖强度减少率为86℃·d/(10 a),减少范围向辽宁中部和西部扩展,采暖长度减少率为1.8 d/(10 a),南北采暖长度相差43 d。严寒地区和寒冷地区最冷月平均温度最大相差11.5℃,气候变暖后严寒地区南界在122°E~124°E之间北移1个纬度,节能率逐年际呈现稳定振荡,均处于负相位,南界变化区间内节能率均达到7%~9%。     

过去20年气候变暖对我国冬季采暖气候条件与能源需求的影响

20世纪80年代中期以来,我国气候变暖,尤其是90年代中期以来的显著变暖,对我国冬季采暖气候条件和能源需求产生了很大影响。论文以全国458个气象台站逐日平均气温为基础,对其影响进行了分析。依照《采暖通风与空气调节设计规范G(B50019-2003)》的规定,确定了采暖初(终)日及集中(过渡)采暖期的划分方法,并采用度日法分析了采暖强度。结果发现与1980年以前时段相比,1985-2004年以及1995-2004年间,我国集中采暖区和过渡采暖区的界线明显北移,尤其110E°以东地区北移最大达2～3个纬距;北方大部地区采暖期长度缩短5～15d,长江以南地区缩短最大达30d以上;北方采暖强度普遍减小200℃以上;理论上由气候变暖导致的我国北方地区冬季采暖耗能降低了5%～30%,长江中下游地区冬季采暖耗能降低了30%以上。     

安徽省冬季采暖耗能对全球气候变暖的响应

基于1971—2018年安徽省77个气象站均一化日平均温度资料,采用趋势分析等方法,研究气候变暖对冬季采暖耗能的影响。结果表明：近48年安徽省冬季显著增暖,采暖初日推迟、终日提前,采暖期长度缩短,采暖强度显著下降。冬季温度在1989年发生突变,此后进入升温通道,因而将研究序列划分为基准时段（1971—1989年）和变暖期（1990—2018年）。相比于基准时段,变暖期内采暖期长度呈现空间一致性缩短,变化幅度自东北向西南递减,皖北北部及江淮之间东部缩短程度最大,大别山及皖南山区为全省低值区。全省采暖强度均减少,减少幅度自北向南递减。采暖节能贡献率介于3.6%~8.9%之间,高值区主要位于皖北北部、江淮之间北部和沿江东部,低值区则位于大别山及皖南两大山区。     

1960-2011 年东北地区热量资源时空变化特征

基于1961-2011 年东北地区88 个气象站逐日气温资料,采用Kendall-Theil 线性趋势估计等方法探讨了该地区热量资源的时空变化特征。结果表明,近50 多年东北地区稳定≥0 ℃积温以25～95 ℃·d/10 a 的趋势显著增加,三江平原的增加趋势明显大于东部山区。稳定≥0 ℃气温的起始期在东北北部和中部显著提前,终止期在北部基本显著延后,日平均气温稳定≥0℃的日数在北部和中部地区基本以2～4 d/10 a 的趋势显著增加。东北地区大部分站点终霜冻日期明显提前,初霜冻日期明显延后,无霜冻期基本以3～5 d/10 a 的趋势显著增加。稳定≥10 ℃积温以30～110 ℃·d/10 a 的趋势显著增加,稳定≥10 ℃气温的起始期北部地区显著提前,终止期南部地区显著延后,作物有效生长期在中部和北部地区基本以2～4 d/10 a 的趋势显著增加。     

1961—2013年中国东北地区初终霜日及无霜期的气候变化特征

利用东北地区1961—2014年日最低气温及平均气温资料,分析了近53 a初霜日、终霜日及无霜期的气候变化特征。结果表明：东北地区平均初霜日、终霜日分别为9月28日和5月5日,平均无霜期为145 d。东北地区162个站中,155个站初霜日推后,160个站终霜日提前,158个站无霜期延长,初霜日显著推后1.55 d/10 a,终霜日显著提前2.5 d/10 a,无霜期显著延长 4.08 d/10 a,霜的变化反映了气候变暖的特征（0.3 ℃/10 a）。自南向北随纬度的升高和海拔高度的抬升,初霜日提前、终霜日推后、无霜期缩短。东北地区霜的变化受最低气温的影响要大于平均气温。初霜日、终霜日及无霜期分别在1986、1989、1986年发生了突变,各省霜的突变均发生于20世纪80年代和90年代。突变后,初霜日、终霜日和无霜期多年平均等值线均向北推进。     

沈阳地区采暖期气候特征与节能预报技术研究

基于沈阳地区1961-2010年逐日平均气温观测数据,采用气候倾向率及度日法,参照采暖供热相关规范,对沈阳地区采暖期气候变化特征进行了分析。结果表明:沈阳地区采暖期平均气温呈上升趋势,采暖期度日呈减少趋势。平均采暖初、终日分别为10月26日、4月3日,平均采暖期长度为160 d。采暖初终日和采暖期长度均存在年际变化振荡,但总体呈现出采暖初日推后,终日提前,采暖期长度缩短的趋势。寒冷程度的减小和寒冷期的缩短使得采暖能源需求量减少,采暖期节能减排空间较大。利用2008-2010年气象-热力数据建立的沈阳地区供热量预报方程及供热气象指数,近3年理论节煤率达9.1%。该预报方程及供暖气象指数已于2010年11月开始在沈阳地区供热作业中投入应用,为实时供热调度提供参考依据。     

1951-2008年东北地区水分盈亏量时空格局

基于1951-2008年东北地区106个气象站点的实测数据,利用Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量,并将气候水分盈亏量表示为同期降水量与潜在蒸散量之差。最后,通过Kendall秩次相关趋势分析、Morlet小波函数、Mann-Kendall突变检验等方法探讨了东北地区水分盈亏量的时空变化特征。结果表明:①1951-2008年,东北地区多年平均水分盈亏量在-850~650 mm之间变化,呈自东向西、自北向南、自东北向西南逐渐减少的空间变化趋势;②东北地区106个气象站点中有97个站点的水分盈亏量呈下降趋势,其中28个站点的下降趋势能通过P<0.05的显著性检验;③全区平均、海拉尔、长春、宽甸年际波动明显,多年平均值依次为-283.60、-427.25、-362.58、334.91 mm,四者的水分盈亏量年内分配不均匀,最小值出现在5月,最大值出现在7-8月;④水分盈亏量存在周期结构性,偏高期、偏低期交替出现,全区平均、海拉尔、长春、宽甸的第一主周期依次为26、28、25、9 a,水分盈亏量还具有突变特征,全区平均在1999年发生了一次减少突变,长春在1958、1998年各发生了一次减少突变。     

拉萨市近49年气温变化特征研究

2019年6月24日拉萨市出现了30.8℃的高温,创历史新高。为了更好的了解拉萨市气候变暖的机理以及评估该区域未来气候的变化状况,本文基于拉萨市自动气象站近49年的观测数据,采用线性趋势法、Mann-Kendall（M-K）突变检验、小波分析、R/S分析等方法深入研究了多时间尺度上气温的时空演变特征。结果显示：（a）拉萨市年平均温度正以0.5℃/10a的速率上升,各季节均温也呈现出显著上升趋势,其中冬季升温速率最快;（b）年平均温度M-K检测的两条统计曲线,在1995年虽有交点,但没有通过显著性水平α=0.05的可信度检验,表明年平均气温在该点并没有发生突变,而季节平均气温的突变检验在交点（1995年附近）之后UF曲线均突破显著性水平α=0.05,说明在此之后气温呈现出明显的上升趋势;（c）小波分析结果显示年平均气温具有8年和28年时间尺度特征;春、夏、秋三季温度的周期性变化规律与年平均气温相似,但冬季温度周期性变化规律相对复杂;（d）年平均气温和各季节平均气温的Hurst指数表明未来拉萨的气温将会延现今趋势持续上升。     

1951~2014年中国北方地区气温突变与变暖停滞的时空变异性

基于1951~2014年中国北方及周边地区357个气象站点平均最低气温、平均气温和平均最高气温年（月）数据,采用M~K检验等方法,分析了中国北方地区3类气温突变和变暖停滞特征的时空变异性.结果表明：研究区3类气温整体突变年（1978~1999年、1981~2002年、1981~2005年）、分布广泛的普遍突变年（1988年、1989年、1997年）及范围（3a）均依次变晚.整体上,突变年随纬度降低变晚,东北突变早于西北和华北地区.变暖停滞集中于1998和2007年及其前后,3类气温亦依次变晚（1994~2007年、1995~2009年、1998~2010年）,由黄河流域中段向其他方向越来越晚.突变至变暖停滞周期整体随纬度降低缩短（3~30a）,突变越早周期越长.西北地区突变与变暖停滞前后各时段均值温差最大（2.4℃）,温差在1℃左右站点分布最广泛.各时段升（降）温速率整体依次在0.01℃/10a、0.05℃/10a、-0.03℃/10a左右站点分布最广泛,突变后升温最快（0.02~0.16℃/10a）,且西北地区对升温贡献最大,变暖停滞后东北地区对降温贡献最大,2时段按平均最低气温、平均最高气温、平均气温顺序升（降）温速率递减.3类气温波动程度减弱,整体随纬度降低.高纬度、高海拔和山地地区突变和变暖停滞较周边地区偏早或偏晚,特征值较大.整个北方地区3类气温突变、变暖停滞、突变与变暖停滞时间及各时段特征值各自具有自身一致性的普遍规律.     

气温变化对华东居住建筑取暖和降温耗能的影响

利用华东446个气象站点1961-2007年日平均气温资料和RegCM3模式预估的2010-2039年日平均气温资料,分别以10 ℃和22 ℃作为取暖和降温度日的基础温度,采用度日法分析了气温变化对华东居住建筑取暖和降温耗能的影响。结果表明,1961-2007年间,整个华东取暖度日、取暖和降温总度日基本都呈减少趋势,且北部减少多于南部;降温度日在华东多数地区都呈增加趋势,以长江三角洲、浙江东部和福建东部沿海增加较多。2010-2039年间,整个华东取暖度日都将继续减少,且北部减少多于东南部;降温度日都将继续增加,且南部增加多于北部和沿海;取暖和降温总度日在华东北部呈减少趋势,而在南部呈增加趋势。过去47 a间,华东取暖度日的减少远超过降温度日的增加,气温变化总体上有利于居住建筑耗能的减少。未来30 a间,华东取暖和降温度日的变化幅度接近,气温变化对居住建筑耗能的正负影响基本相抵消。     

气候变暖对东北三省春玉米布局的可能影响及其应对策略

玉米是我国重要的粮食作物之一,东北三省春播玉米区是我国第一大玉米产区,在气候变暖背景下研究气候变化对东北春玉米生产的影响及其应对策略,对我国粮食安全具有重大意义。论文以东北三省为研究区域,利用71个气象台站1961—2010年和未来气候情景RCP 4.5下2021—2040年逐日温度数据,分析了气候变化情景下东北三省热量资源和春玉米种植熟性的时空变化特征,探索性地研究了东北春玉米应对气候变暖应采取的对策。研究结果表明：未来2个年代际,东北三省日平均气温稳定通过10 ℃初日提前、10 ℃终日和初霜日推迟,稳定通过10 ℃日数和积温呈增加趋势,其中三江平原地区变化幅度最大,10 ℃初日将提前约8 d,初霜日推迟约10 d,10 ℃日数和积温分别增加约15 d和300 ℃·d;不同熟性春玉米种植北界在未来 2个年代际的北移东扩速度较过去50 a更快,尤其是中晚熟春玉米可种植区北界到2030年代将北移至49°32′N、东扩至我国东部边境135°E;为应对气候变暖,在不改变耕作制度和更换更晚熟春玉米品种的前提下,预计到2030年代,东北的松嫩平原春玉米播种期可提前或推迟16~20 d,部分地区可超过20 d;三江平原和辽河平原区可提前或推迟8~12 d;南部沿海地区播种期变化范围较小,在8 d以内;同时,亦可通过种植区北移东扩以充分利用气候变暖带来的热量资源,预计到2030年代,东北三省晚熟、中晚熟和中熟春玉米的种植北界将在现有基础上分别北移2°13′N、1°08′N和近3°N。     

中国西北地区1961—2009年极端高温事件的演变特征

利用中国西北地区135个测站1961—2009年历年逐日地面最高气温和NCEP/NCAR资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall、子波分析、合成分析等方法,分析了近49 a西北地区高温事件的演变特征。结果表明:西北地区极端高温的高值区在新疆大部分地区、河西走廊西部、甘肃中北部、陇东南、宁夏北部和陕西,这些地方的高温阈值在30 ℃以上;区域年极端高温频率以1.8 d/10 a的速率显著增多,1970年代中期高温日数发生由少至多的转型,1994年有突变,高温频数有显著的3~5 a周期,目前仍处于高温频发阶段;极端最高气温介于22.5~47.8 ℃之间,最大值出现在吐鲁番盆地。4—10月皆可出现高温,但主要出现在6—8月,其中7月最多。6月高温频率增加最显著,其他月份增加不明显;高温越强,持续日数越长,高温频发的时段也是高温最强的时段。气候变暖导致极端高温事件增多,强度增强。从大气环流合成分析表明,乌山脊、巴尔喀什湖低槽和蒙古脊中高层位置稳定,大气为准正压状态,西北地区在蒙古高脊控制下,有利于形成大范围持续性高温天气。     

甘肃黄土丘陵地区农户取暖用能需求的评价

甘肃黄土丘陵地区冬季温度多处于0 ℃以下,农户取暖水平低。论文通过实地观测记录获取数据,建立趋势面模型,核算采暖期累计温差和实际用能消耗,提出以16 ℃的室内温度为小康取暖标准。参考国家相关标准,比较实际用能和应用节能技术下用能的热效率。结果表明,陇东长官村和陇中河畔村农户采暖期累计温差分别为23 002 h·℃和36 390 h·℃,实际取暖能耗分别为926 kgce/a和1 199 kgce/a。农户取暖用能数量虽不少,但目前只解决了小康水平下39.6%和46.6%的取暖需求。取暖用能的综合热效率只有17%左右。如果应用节能技术,能耗会大幅降低,提高综合热效率的潜力巨大。因此,通过住房的节能改造和用能设施的改善来提高房屋的保暖性、降低单位面积的热损耗是今后解决取暖用能问题的主要方向。