中国东部不同纬带城市群发展对东部夏季降水影响的数值模拟

Eastern China is the most developed and populated urban area in China. The rapid development of the urban agglomerations in size and density may have a profound impact on the local climate change, especially the precipitation in summer. The project will couple the urban canopy model (UCM) with the regional climate model RegCM3 to describe the characteristic parameters of the distribution of cities, towns, buildings and man-made sources of heat. The improved RegCM3-UCM model is used to simulate the influence of Chinese urban agglomeration development on the summer precipitation, and the impact mechanism is studied and analyzed systematically. How the urban agglomeration development in different latitude affect the precipitation is considered . It focuses on the analysis of the impact of land use or rapid change of land cover and anthropogenic heat emission associated with the large-scale urban agglomeration development on the summer precipitation. The simulation is compared and tested, and the conclusion of the study will provide theoretical guidance for the prediction of the summer precipitation in eastern China and some scientific basis for the rational use of water resources in the future urban and rural planning.

我国东部地区经济发达、城市高度密集。快速发展的城市群规模（如长三角、珠三角和京津冀城市群）对东部夏季降水变化产生深远的影响。而这三大城市群处在不同纬带上，它们对夏季降水的影响是否有差异？本项目将城市冠层模式（UCM）耦合进区域气候模式RegCM3，引入能够合理描述东部城镇分布、建筑物及人为热源的特征参数。运用改进的RegCM3-UCM模式模拟东部不同纬带城市群发展伴随的土地利用/土地覆盖快速变化对东部夏季降水的影响，并对影响机制进行系统的研究和分析。探讨不同纬带城市群的影响差异及其机理。这些研究将为东部不同纬带的夏季降水变化预测提供有用的线索，并对未来东部各纬带的城乡规划建设在合理利用水资源方面提供一定的科学依据。

我国东部地区处于东亚季风区，也是城市群发展的集中区域。研究该区域不同纬带城市群发展影响东部夏季降水变化的机制能够为未来城乡规划建设提供一定的参考依据。本项目建立了RegCM3-UCM区域气候模式，利用该模式模拟揭示了中国东部各城市群共同发展对东部夏季降水影响的机制；初步探讨了不同纬带城市群发展在其中所起的作用及其机理。获得如下结果：. 1）利用卫星资料认识了中国东部城市群发展的非均匀分布特征。城市群主要集中分布在长江以北地区。南方主要是长三角和珠三角城市群。. 2）大规模开发或按照目前实际开发中国东部城市群，其对东部夏季降水影响的机理是一致的：城市建筑群开发，使城区下垫面粗糙度增加，反照率减小，净辐射增加，潜热减少感热增加，使东部城市群气温高于周围，相应城市上空及其下风方向的区域上空850 hPa等压面被抬升，而我国东海和城市群西侧的850 hPa等压面降低，这样一方面减弱了东南沿海区域的气压梯度，该区域的西南风减弱，减少了海洋向城市群区域的水汽输送，导致水汽辐合减弱，城区大范围降水减少。另一方面又增强了城市西侧的气压梯度，根据地转风原理，该区域的西南风增强，导致水汽在降水减少区北侧或西侧辐合，使该区域的降水量增加。. 3）中国东部实际城市群非均匀发展对东部夏季降水进程的影响：东部城市群发展会使得城市群区域5-8月降水减少。7、8月表现明显，7月降水减少范围达到最大且最显著。且降水的减少（5-7月）从南向北推进，这与东亚夏季风由南向北推进是一致的。另外，在降水减少显著区北侧或西侧都有降水增加。. 4）不同纬带城市群发展对东部夏季降水的作用：南、北部城市群下垫面改变均使自己城区5-8月降水减少，7月表现最显著。长江流域沿线6月降水增加是南北部城市群共同作用的结果，东经110度以西区域8月降水增加是南部城市群作用的结果。. 5）东部城市群区域夏季极端降水增加的可能机理：当城区建筑群比例比较高时，城市化会使得城区低层对流不稳定减弱，使得中层对流不稳定增强，即对流有效位能持续储存在大气中层，容易引起城区产生极端降水。