城市化影响北京地区极端天气气候变化的分析和模拟研究

城市化改变陆面特征和大气边界层结构、造成局部增暖并进而影响当地天气过程的发展和气候状态的变化。中国近几十年来的迅猛城市化如何影响局部极端天气气候变化尚未见深入的定量化研究。缺乏可靠的基础事实分析是一个重要原因，而借助气候模拟来量化有关的物理机制也是必要的。本项目将利用最近整编的北京地区目前最为完整的一套常规气象观测数据，检测和校订迁站及观测系统变更造成的序列非均一性，特别要针对气候极值问题开展均一化研究；基于均一化序列考察近几十年来气温和风速等关键要素特别是其中表征热浪和寒潮等极端天气的气候极值变化趋势的分布格局；利用近年更高分辨率的自动站记录细致诊断该地区一些典型极端天气发展过程；利用包含城市模块的区域气候模式，有针对性地比较模拟有关过程，从而定量探讨城市化效应之于局部极端天气或气候极值变化的物理机制和影响程度。本项目为深化我国城市气候研究提供一个范例，也可为减缓城市气象灾害提供科学依据

根据项目研究计划，发展了一套基础性的北京地区均一化气候观测序列集；基于均一化资料，分析了近几十年北京区域气候变化，特别是一些极端天气变化及其中可能的城市化效应；利用耦合城市模块的WRF区域嵌套模拟系统，考虑不同城乡格局，开展了京津冀等典型城市群区域高分辨气候模拟和极端天气个例模拟研究。.. 通过上述研究，获得了一系列关于城市化气候效应的新认识，特别包括：.（1）基于均一化的气候观测序列所评估的城市化增暖效应远小于以往基于原始序列的结果，近三十年北京观象台记录的增暖趋势中约有10%可归因于城市化效应。城市化对于日最低温的增高有显著影响，但对最高温的气候变化趋势影响不显著。.（2）北京城市化造成市中心区风速有所下降，但对于极端风速的影响不显著；城市化对于降水的影响还存在不确定性，近几十年北京市区的低温降水事件普遍减少，但在特定（下风向）区域降水强度有所增强。.（3）多年来在国际学术界广为应用的OMR方法，趋于高估城市化效应。我们从再分析资料的多年代际气候变率偏差分析入手，揭示了这一问题的根源所在。.（4）基于高分辨的区域模拟研究表明：以往较粗分辨的模拟结果趋于高估城市化的增暖效应；高分辨模拟研究还为揭示城市化对京津冀降水影响机制提供了更可靠的基础。.. 3年来发表标注论文7篇（包括5篇SCI），其中2篇分别获得2012、2013年度中国气象学会城市气象优秀论文奖。项目执行期间培养1名博士（毕业），另有1名在读生荣获国家奖学金。