6.3　中国东部城市群对降水的影响

图6.13　NURB试验与URB试验模拟的中国东部地区2003年夏季2m 温差

虽然城市化造成地表温度升高、湿度减小、感热通量增大和潜热通量减小等结论已被前人研究所证实，但是出于基础研究需要，这里简单分析中国东部城市群城市化对该地区地表气候的影响。图6.13为敏感性试验（NURB）与控制试验 （URB）模拟的中国东部地区2003年夏季2m 温差的分布（NURB-URB）。除非特殊说明，后文中所涉及的差异分析均指敏感性试验与控制试验结果之差，即NURB-URB。显然，城市化导致城市地区温度明显升高（热岛效应），7月最高可达3.5℃左右[图6.13（b）]。从图6.13中还可以看到，长三角城市群、珠三角城市群以及东南沿海城市如福州、厦门、汕头等地区，热岛连片趋势非常明显，整个东部沿海地区均呈现出显著的热岛现象。由此说明，热岛效应不仅仅局限于城市地区，其影响范围甚至可以向外延伸至距城市几公里以外的地区。此外，模式结果还表明，城市化导致城市地区近地表比湿明显减小，城市表现出“干岛”特征，并且感热通量增加、潜热通量减少。与图6.13类似，城市化所导致的近地表湿度减小不仅仅局限于城市地区，而是表现为东南沿海大片地区偏干。(https://www.daowen.com)

因此，本文得到的中国东部大尺度城市化对地表气候的影响与前人结论一致，从另一个方面证实了本文所开展的数值模拟研究得到的结果是可信的。值得指出的是，城市群的影响范围较大，覆盖了城市及其周边地区。因此，大尺度的城市化必然对中国东部地区的气候变化产生重要的影响。此外，由于受到东亚夏季风的影响，中国东部地区洪涝灾害频发，是阻碍经济发展的一个重要原因。一方面，城市的快速发展对区域气候变化具有不可忽略的影响；另一方面，城市规划和发展又受到区域性气候变化的制约，二者密不可分。因此，有必要就中国东部城市群对降水的影响及其原因开展研究。

中国东部地区夏季旱涝灾害与东亚夏季风活动密切相关，而对东亚夏季风活动的调制起关键作用的主要有两个低频主周期模态，即30～60d低频模态和10～20d低频模态。此外，大气的季节内振荡与长期天气变化和短期气候异常有着密切关系，因此下面从城市化对30～60d和10～20d大气低频模态的影响的角度出发，研究中国东部城市化对降水的影响，并探讨造成该影响的物理机制。

出于研究需要，分别对华南、江淮和华北地区2003年夏半年 （5—10月）连续6个月的CMORPH 逐日降水序列进行Morlet小波分析，如图6.14所示。由图6.14中可以看到，华南、江淮和华北地区2003年夏半年降水变化均存在两个主周期模态，一个是30～60d的周期模态，另一个是10～20d的周期模态。江淮地区，这两个主周期模态均很显著。此外，上述三个地区2003年夏半年逐日850hPa风速序列的Morlet小波分析结果也呈现出30～60d和10～20d的两个主周期 （图6.15）。由此证实了中国东部地区2003年夏半年存在30～60d 和10～20d 的两个主要影响模态。采用Butterworth 带通滤波器，将NCEP再分析资料和CMORPH 高分辨率降水资料作为观测，对观测及控制试验和敏感性试验的模拟结果进行30～60d和10～20d的带通滤波。需要说明的是，带通滤波前，数据均进行日平均处理。接下来着重就中国东部城市群城市化对滤波后的两个主周期模态变化的影响进行讨论。