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滨海大型城市海陆风长期变化趋势及归因研究

海陆风,归因分析,城市化,海温上升,数值模拟

海陆风环流是滨海地区最常见的中尺度环流系统，由海陆热力性质差异引发，其可通过影响局地风场从而改变滨海地区的温度、湿度等气象要素影响滨海地区的天气、气候和大气环境。在全球气候变化和城市化发展等多种因素的综合影响下，滨海城市地区海陆风的长期变化趋势及其影响因素和影响机制的研究可为未来滨海城市应对气候变化和合理城市规划提供科学依据。

目前对于海陆风特征的研究多针对于某个污染事件或天气过程开展，缺乏对海陆风长期变化特征及影响因素的研究。本研究根据天津市海岸线走向结合海陆热力性质差异、海风持续时间等海陆风环流基本特征，构建了本地化的海陆风识别体系，利用天津市不同区域（渤海、海滨、城区）3个气象站点自2005年至2019年的逐小时平均气象观测资料分析了过去十五年天津市海陆风的时空变化特征。通过结合高分辨率卫星遥感土地利用数据及海温再分析数据提升数值模式对天津海陆风的模拟能力，进而利用数值模拟结果分析了海陆风垂直结构的变化特征。通过数值模拟试验揭示了城市化和海温变异对天津海陆风发生频率、强度、持续时间等因素的影响，解析了城市化和海温变异通过影响风场特征、海/陆风持续时间和海陆温差等要素对天津海陆风减弱的影响机制。

城市化和海温异常变化是影响滨海城市海陆风环流的两个直接因素。城市化和海温变化对滨海地区海陆风日减少的影响机制存在显著季节差异：在夏季的白天，近海海域的海洋表面温度升高会导致海洋与大陆之间的温度差异减小，从而减弱海风。海洋表面温度的降低导致春、秋两个季节夜间海洋与陆地的温差减小，减弱了海陆风环流的数量和强度。城市化通过影响滨海地区的风速、风向等因素使滨海地区的海陆风环流减弱，秋季白天滨海地区部分时段海风平均向南偏移11.3°，风向的偏转使得海风发生频率降低。城市化导致春、秋两季夜间陆地温度升高0.2℃，从而减小了夜间海陆热力性质差异，从而抑制了海陆风的发生发展过程。