《冬季供暖与气候的特征分析及其关系.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冬季供暖与气候的特征分析及其关系.docx（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2010 年第 5 期内 蒙 古 气 象39文章编号：1005-8656(2010)05-0039-05冬季供暖与气候的特征分析及其关系李宪光，侯玉环，许东红（鱼台县气象局，山东 鱼台272300）摘要：应用 19542005 年冬季气温资料，揭示了济宁冬季气温发生突变的事实，探讨了济宁冬季采暖初日、 终日及采暖天数的发生规律，以确定冬季采暖开始和结束的日期。 并通过实验数据，探讨气象条件与冬季供暖节能 的关系，给出了在不同环境温度而室内保持一定温度条件下锅炉采暖时间以及时次的最佳日质调控指标。 对供暖 调节和节约能源具有良好的参考价值。关键词：冬季供暖；气候突变；特征中图分类号： P49文献
2、标识码：B1 引言近年来，随着人们生活水平的不断提高，冬季锅 炉集中供暖迅速发展，已成为城市采暖的主要方式。 查阅有关资料1-2，关于天气与供暖关系这方面的研 究甚少。 锅炉供暖管理水平多数处于经验和政府指 导阶段， 尤其是供暖何时开始和结束以及供暖单位 在日常供暖调节方面普遍缺乏科学依据， 甚至缺乏 日常调节意识，多使采暖房间温度过高或过低，使居 民不满意还浪费了能源， 致使取暖能源应用不太合 理，造成浪费，况且能源日益紧缺，价格一再上调，供 暖成本大幅度提高。实践和研究表明：环境气温是实 现日常供暖科学调节需要考虑的首要问题， 环境气 温的高低直接决定了室内温度的散热量， 在室内温度一定的
3、情况下也决定了日常供暖的时间安排和供 暖时间。 研究天气与供暖的关系，根据天气变化进行 科学供暖， 合理节约能源是冬季供暖急需解决的问 题。 本文就济宁市冬季气温变化、供暖期及供暖初、 终日等有关问题进行分析， 并根据几年来的在冬季 供暖中观测和试验的资料， 探讨冬季供暖节能与气 象条件的关系，给出了日常供暖科学调节的指标，为 实现科学供暖提供参考。2 资料来源气象资料取自济宁市气象台 19542005 年气 象观测记录；冬季供暖有关数据来源于 20022005 年在采暖锅炉房及供暖区有关家庭住房进行的定时 观测记录。!（上接第 14 页）参考文献：1朱乾根,林锦瑞,寿绍文,等.天气学原理和方
4、法M.北京:气象出版 社,2001.2章国材,邓北胜,于玉斌.卫星气象数据广播接收培训教材M.北京:气象出版社,2001.3王得民,施能.气象统计预报M.北京: 气象出版社,1985.4格日勒，吴向东，尹小玲，等. 内蒙古中西部地区近 45 年冬、春季 气温与降水量特征分析J.内蒙古气象，2006（4）：17-20.The Weather Features and Types of Large(Storm) Snow of Hulunbeier CityWang Hongli1, Yang Chunrong2, Shao Zhiming1, Zheng Hongyu1(1.Hulun Buir
5、 Meteorological bureau, Hulun Buir021008;2. Arongqi Meteorological bureau, Arongqi162791)Abstract: The large (storm) snow days of 16 stations of Hulun Buir city from 1970 to 2009 were statistically analyzed. The results indicat that the region distribution was uneven: the forest region was more than
6、 the agricultural areas, and the agricultural areas more than pastoral areas. The decadal features displayed in both the 70s and 80s of last century were that the number of that days were equal and relatively increased, but it was significantly reduced in 90s. While the large (storm) snow days prese
7、nted increased trend at the beginning of this century. The distribution characteristics were more snow days of 3 and 4 months in spring, followed by the fall or early winter, but less in midwinter. There are two major weather types of large (storm) snow weather in Hulun Buir City.Key Words: the larg
8、e (storm) snow days; Climate characteristics; Weather type3 济宁市冬季冷暖气候分析把 n 个时段的累计距平值绘成曲线 （见图 1），3.1 济宁市冬季冷暖阶段分布可看出济宁冬季气温特征主要有两个阶段构成。 第 用累计距平方法考查冬季气温变化趋势， 样本一阶段在 19541985 年，在这期间冬季气温距平累长度 n=52，对于冬季平均气温序列 Xi,某一时段 的计值呈下降趋势，下降速率为-0.46，表明这一时期 累计距平为：冬季气温负距平居多，冬季气温多偏低；第二阶段在 19862005 年，这一时期冬季气温距平累计值呈上其中升趋势，且
9、波动较小，上升速率为 0.94，可见这个阶 段气温回升，多暖冬。40内 蒙 古 气 象2010 年第 5 期3.2 济宁冬季冷暖状态气候变化气候突变是指在较短时期内由一种气候状态很 快转变到另一种气候状态； 它是气候系统非线性性 质的一种表现。 近年来，突变理论飞速发展，并应用 到气候研究中去，许多气候突变的事实不断被揭示， 应用这一理论对济宁冬季气温变化特征进行探讨。采用目前认为理论基础 和 应 用 效 果 较 好 的 Mann-Kendall3分析方法所得（见图 2），可以看出从 19542004 年济宁市冬季平均气温在 1986 年发生 一次气候突变，19541985 年冬季平均 气温较
10、低 ， 多有冷冬出现；1986 年以后冬季平均气温较高，多 为暖冬。 与上述（见图 1）的冬季气温变化趋势相吻合。 据统计，19541985 年冬季平均气温为 0，而 1986 年以后的冬季平均气温为 1.4， 济宁市冬季 气温气候突变这一事实与全国气候研究结果4-6是一图 2 济宁市冬季平均气温 Mann-Kendall 统计量曲线致的。分别对 12、1 月和 2 月平均气温序列做 Mann- Kenall 分析，发现 12 月没有发生显著变化，而 1 月和 2 月均发生了气候突变， 突变开始时间与冬季平 均气温基本一致。 1 月和 2 月月平均气温属性变化 相同的条件概率为 85%，而 1
11、、2 月分别与上年 12 月 气温变化属性的条件概率为 48%和 42%，1 月与 2 月气温变化具有同步性， 而与上年 12 月关系不明 显。 可见 1 月和 2 月的气温状况大多决定了冬季气 候的冷暖。4 冬季采暖期特征分析按照 采暖通风与空气调节设 计规范 的国家规定：将日平均气温5作为采暖期临界温度，日 平均气温低于 5起止日之间的天数为采暖期， 利 用济宁市气象观测资料对日平均气温进行 5d 滑动平均得出：日平均气温低于 5的平均初、终日分别 为11 月 28 日和 3 月 7 日，间隔天数为 98d，最长为 128d 天，最短为 65d。 初日最早出现在 11 月 11 日， 最晚
12、出现在 12 月 17 日， 其中 1986 年以前平均在11 月 23 日，1986 年以后在 12 月 5 日， 比 1986 年 以前推迟 12d； 最早终日 1986 年前后两个阶段分 别 为 2 月 27 日 和 2 月 15 日 ， 二 者 相 差 12d； 最 晚 终 日 均 在 3 月 下 旬 中 后 期 ，1986 年 前 后 没 有 明 显 变化。采暖期长短及初、终日概率分布：根据 50 多年 的资料普查，采暖初日、终日分别出现在 11 月 11 日 到 12 月 17 日和 2 月 15 日到 3 月 23 日， 按照时间 顺序每 10 天为一个阶段划分， 各分成 4 种
13、类别，采 暖期天数也划分成 4 个类别（见表 1）。表 1采暖期初、终日和采暖天数序列划分从表 3 显示结果可以看出，采暖初日在后移，采暖终日前移，采暖天数减少的概率在增加，与气候变 暖的结论是一致的。 （表 3）给出了 1986 年前后采暖 初、终日及采暖天数的概率分布。以采暖初日为例， 求解各个级别发生的气候概 率， 求出采暖初日各个类别发生的初始概率和各个 类别的一阶概率转移矩阵 P(i.j)：5 供暖期寒冷天气分析查阅有关资料， 尚未查到关于黄淮地区冬季寒 冷程度的划分标准，根据济宁具体情况及有关资料8，把济宁冬季寒冷程度分为 3 级， 为轻 度寒冷 、 寒根据 Markov 过程的遍
14、历性7，由初始状态概率冷和严寒三级 ， 所对应日平均 气温范围分 别 为 ：分布 P（0） 与一阶概率转移矩阵转置相乘，可得到时5T 日0,0T 日-5和 T 日-5。刻 1 时概率分布 P（1）。5.1 寒冷天气时间分布按照国家采暖通风与调节设计规范关于日平根据全概率公式：均气温5为采暖期临界温度的规定 ， 对 1971- 2005 年期间内每年的采暖期进行统计，济宁平均每写成向量形式为：年采暖天数为 98d。 采暖期间各不同寒冷平均出现天数的分布情况。 -5的严寒天气 （相当于日同样在第二时刻概率分布为：最低气温 Tmin-10）每年只有 4.1d，最多年份严寒 天气日数为 14d，35
15、年间有 8 年没有严寒天气，这 8类推这样辗转相乘，处于 年间极端最低气温只有-8.6； 严寒天气最早出现 时刻 n 的概率 P（n）将收敛于一个独立于初始概率分 在 12 月 18 日，最晚出现在 2 月 8 日；济宁市冬季采 布 P（0）的极限分布即绝对概率 P，它就是各个状态出 暖期间严寒和寒冷天气 （T 日 0） 平均每年不足 现的气候概率。通过运算，采暖初日各个类别的概率 40d，只占采暖期间天数的 39.9%。 轻度严寒和不寒分布为 P=（0.11，0.31， 0.53， 0.04）。冷（T 日0）天数占 60.1%（见图 3）。用类似方法， 可求得采暖终日和采暖天数的各 个状态的
16、概率（见表 2）数天表 2 采暖初、终日及采暖天数的概率分布/%图 3 济宁不同寒冷天气平均出现天数5.2 寒冷天气发生特征应用 19752005 年气温资料统计 11 月中旬到 由表 2 得出以下结论： 在 12 月 10 日以前开始翌年 3 月中旬逐旬不同寒冷天气出现的概率 （见表采暖的概率为 96%，而在 11 月 底到 12 月初， 这期 4）， 可以了解各旬出现不同寒冷天气的可能性以及间开始采暖的可能性较大，占 84%；采暖在 3 月 15 寒冷天气的演变趋势，1 月中旬出现严寒和寒冷天 日以前结束的可能性有 90%，73%的年份可在 3 月气的概率最大。在其两侧随时间推移，其概率值
17、自轻5 日前结束，极少发生在 3 月 15 日以后结束。 采暖 度寒冷向寒冷天气方向转移， 寒冷天气出现的概率 日期少于 105d 的年份占 84%，多于 105d 的年份大 逐渐减少，各旬每个寒冷级别所出现的天数，可根据 约为6 年一遇。其概率进行转换。2010 年第 5 期内 蒙 古 气 象4142内 蒙 古 气 象2010 年第 5 期表 4逐旬不同寒冷天气发生概率/%11 月中旬到翌年 3 月中旬逐旬历年平均（见图温11。 在上述条件下，记录每天锅炉采暖的时段4），其演变趋势为抛物线型，可见 1 月中旬最冷，和和时间记录， 用来考察供暖时间与室外气 温的关 表 4 中概率展示的结果是一
18、致的。系，记录天数为 98 天，这 98 个样本覆盖了室外环 境日平均气温 5T9.5的区间，相当于最低气/温 2-15.3的范围，日平均气温低于-9.5的气温温气在济宁十几年一遇，所以上述样本所概括的寒冷区 均平间基本概括了冬季各个寒冷程度的样本。年历根据记录资料，考察环境温度与锅炉采暖时间的关系，根据二者做的点聚图分析模型，表明二次曲线型 拟合度最好，用 98 个样本建立采暖时间对环境温度的时间关系式为：图 411 月中旬至翌年 3 月中旬历年平均气温曲线6 日供暖时间、供暖次数最佳日质调节其中 ，X 为环境日平均温度 ，Y 为 锅 炉 采 暖 时 资料的获取由试验得到， 供暖采用间断供暖
19、，间，方程复相关系数 r=0.924 ，均方差 sr=0.838 方程最晚在 23 时至 0 时 05 时不供暖，白天室内温度保的拟合情况（见图 5），拟合绝对误差为 0.68h，最大 持在 1719，0 时 05 时是室内气温最低点，最低气误差为 2.1 h。实况值拟合值时 小/间 时 暖 采样本序号图 5 采暖时间实况值与预测值拟合曲线应用本公式 2005 年利用室内日平均气温控制加热造成浪费。 采暖时次根据环境温度安排，根据这几年的 时间，效果较好。 长时间供暖会造成部分房间温度过高，经验，每天控制在23 次供暖，其时次和时间（见表5）。表 5采暖时间和时次2010 年第 5 期内 蒙
20、古 气 象43根据气象台站每天至少两次 进行公共气象服 务，同时还有专业气象服务的未来 24 小时最高最低 气温预报，经应用表明，气温预报和采暖次数按上述 方法进行调节， 取得了很好的供暖效果。 另外在寒 冷、阴天、降水情况下，中午供暖应酌情延长。7 应用效果2005、2006 年应用本方法在市政府、市气象局、 济宁师专进行了定点使用，结果表明，在保证取暖温 度为 1619的条件下，室外环境温度愈高，节煤效 果愈好，在严寒天气下节煤效果不明显，在寒冷（0T-5）气象条件下,每天可节煤 5%10%；在轻度寒冷 （5T0） 气象条件下, 每天可节煤 10% 30%。8 小结（1） 济宁冬季气温存在
21、气候突变，突变的年份 在 1986 年。 其中 1986 年以前冬季偏冷，1986 年以 后冬季偏暖，总的变化趋势是增暖的。（2）冬季供暖初日后移的年份在增多，终日前移 的年份也在增多，供暖天数减少的趋势较明显。多数 年份采暖初日在 11 月底到 12 月初， 采暖终日在 3 月上旬到中旬前期，平均采暖日 98 天左右。（3） 冬 季 供 暖 期 间 ， 严 寒 天 气 （ 日 平 均 气 温 低 于-5）平均每年 34d，寒冷和严寒天气数占总采 暖天数的39.9%。（4） 根据环境温度可实现对锅炉供暖最佳日 质调节， 达到提高供暖质量节约能源的目的， 经实 用效果较好。参考文献：1范玉华,辛
22、晓慧，苍运奇，等.天气预报在供暖节能中的应用J.黑龙 江气象,1994(3):61-64.2杨涛,孙沈清.多日逐日日平均气温预报为合理供暖服务J.新疆气 象,1994(5):17-19.3魏凤英.现代气候统计诊断 分 析预测技术M.北 京 ： 气 象 出 版 社, 1999,69-72.4魏凤英,曹鸿兴.中国、北半球和全球的气温突变分析及其趋势预测 研究J.大气科学,1995,19(2):140-148.5王绍武,叶瑾琳.近百年全球气候变暖分析J.大气科学，1995,19(5): 545-553.6刘莉红，郑祖光.近百余年我国气温变化的突变分析J.南京气象学 院学报,2003,26(3):37
23、8-383.7盛骤,谢式千，潘承毅，等.概率论与数理统计M.北京：高等教育出 版社,1989,328-332.8 中国建筑科学研究院建筑设计研究所,建筑科学研究院建筑标准 设计研究所.民用建筑采暖通风设计技术措施M.北京：中国建筑 工业出版社，1983,9-38.The Characteristic Analysis and the Relationship between Winter Heating and ClimateLi Xianguang, Hou Yuhuan, Xu Donghong(Yutai County Meteorological Bureau, Shandong Yu
24、tai272300)Abstract: In order to determine the initial and ending dates of heating in winter, this article revealed the fact of temperature abrupt in the winter of Ji Ning, and discussed occurrence regularity of the initial and ending date of heating, using the temperature data of winter from 1954 to
25、 2005 years. Through the experimental data, this article discussed the relations between meteorological condition and heating energy saving, and gave the best regulation index of heating time and frequency in conditions of keeping given temperature indoor under the different conditions of temprature. Those were better reference value for heating regulation and energy saving.Key Words: winter heating; climate abrupt; characteristic;the best accommodation of air temprature