北京夏季不同下垫面对舒适度指数的影响
摘要
利用北京观象台1951-2009 年逐日平均温度以及相对湿度和风速的日平均值,计算舒适度指数,并进行舒适度等级划分,根据北京的气候特点主要分成热不舒适日、舒适日、冷不舒适日和很冷不舒适日这四类舒适度等级,计算所占的比例,发现等级为舒适日的天数的比例为50%,其次是冷不舒适日,所占比例为46%,很冷不舒适日和热不舒适日较少,分别占到3%和1%。分析1951-2009 年舒适度指数的年变化趋势以及月分布规律,发现近60 年来热不舒适日、冷不舒适日以及很冷不舒适日在逐渐减少,而舒适日在以平均4.8d/10a 的速率逐渐增加,冷不舒适日和很冷不舒适日分别以平均2.5d/10a 和1.7d/10a 的速率逐渐减少,热不舒适日的减少不十分明显,减少速率为0.6d/10a 。由于全球气候变暖的增温效应导致舒适度指数的冷不舒适日和很冷不舒适日的天数在减少,逐渐转变成舒适日。关于舒适度指数的月分布,分析发现舒适日天数主要集中在一年中的4-10 月,其中4 月和9 月的月均值在15 天以上。很冷不舒适日主要集中在 1 月、2 月和12 月,热不舒适日均集中在7 月和8 月,7 月略多于8 月。沿北京城区中轴线由南至北选取不同下垫面的三个自动气象观测站点,分别为:城市中心—南长街、城市绿地—奥林匹克公园、郊区卫星城—昌平,以及城区东北方的顺义奥林匹克水上公园,代表郊区水体。利用2009 年7 月上述四个站点逐小时观测的温度、相对湿度以及风速等,分析夏季北京不同下垫面气象要素的日变化,同时计算逐小时的舒适度指数,分析舒适度指数变化对不同下垫面的响应。⑴在夏季温度日变化中,四个站点的总体变化趋势一致,城市中心的温度在四个观测站点中最高,其次是郊区卫星城和城市绿地,但在不同的时间段两者的温度变化曲线不相同,郊区水上公园全天的温度在四个站点中最低。⑵分析夏季不同下垫面相对湿度的变化,城市中心的相对湿度最低,郊区卫星城次之,城市绿地和郊区水上公园的相对湿度较高,而两者在一天中不同时段的曲线变化也不同,四个观测站相对湿度的日变化趋势一致,与温度的日变化趋势正好相反。⑶四个观测点的在8:00 之前按照城市中心、郊区卫星城、城市绿地、郊区水上公园的顺序风速依次递增,及从城区到郊区、绿地到水体风速逐渐增大,一天中5:00-6:00 的风速最小,之后开始增大,至 15:00-17:00 风速达到最大值,之后风速减小。⑷舒适度指数依照从市区到郊外的顺序逐渐减小,郊区水上公园的舒适度指数最低,城市中心最高。利用舒适度指数的等级进行分类,以15:00 为例,郊区水上公园的舒适日在20 天以上,郊区卫星城也接近 20 天,城市绿地的舒适日在15 天以下,而城市中心在15:00 能够达到舒适日等级的天数还不到10 天。