基于CMIP5动力降尺度的城市气候变化模拟预估及城市布局的减缓效应研究

There is great concern over the effects of climate change in the urban areas because of the ramifications of both global warming associated with the increase in anthropogenic greenhouse and urban heat islands. It is important to understand each of the impacts of future climate change and urbanization on future urban climate. For the local scale climate, reductions in the effects of urban heat islands are expected to contribute to the mitigation of global warming. Thus, adequate land use planning around cities could be one of the ways to adapt to global warming by suppressing urban heat islands. The concept of the orderly human activity will be as a guideline of this project. By means of numerical simulations，the ensemble of general circulation models from CMIP5 are used for dynamical downscaling experiments to evaluate the impact of global climate changes in the Beijing-Tianjin-Hebei, Yangtze River Delta and Pearl River Delta metropolitan areas. On the basis of revealing the climate change and human activities (greenhouse gases and urbanization), the project will estimate the impact of different urban land use distribution in Beijing-Tianjin-Hebei metropolitan area on regional climate. This project is expected to provide a theoretical basis from climate science to against climate change, rational planning of urban development and the promotion of sustainable development.

城市区域气候正受到大尺度的温室气体和包括城市热岛效应在内的城市化的双重影响，因此有必要厘定温室气体和城市化对城市区域气候变化的相对贡献大小。同时在局地和区域尺度上，城市热岛效应的减弱将有助于减缓全球变暖，这也使得城市土地利用规划在减缓全球变暖的措施研究中变得非常必要。本项目将以“有序人类活动”理念为指导，以数值模拟为手段，基于多个CMIP5模式集合平均的PGW动力降尺度方法对中国东部京津冀、长三角和珠三角三大城市群在未来排放情景下的城市气候变化开展模拟预估研究，揭示气候变化和人类活动（温室气体和城市化）的定量关系。并在此基础上，以京津冀地区为例，综合评估京津冀城市群不同城市土地利用空间布局变化对区域气候的影响，期望可给出一个对气候变化贡献最小的城市群空间配置。通过本项目的实施，可以为国家部署应对气候变化，合理规划城市发展，促进区域可持续发展的战略措施提供气候学方面的理论依据。

城市气候的变化会影响人类的生存环境，使得人类面临更多的灾害威胁，如何对城市土地利用进行合理的规划，开展未来情景下城市气候的模拟预估研究对城市极端气象灾害预报预警具有重大的现实意义。开展中国东部城市群的气候模拟与预估工作，可以为未来城市发展规划提供气候学上的参考依据；反过来，通过模拟不同的城市土地利用空间格局的区域气候效应可以为国家部署应对气候变化、促进区域可持续发展提供重要的科学依据，是国家的重大战略需求。本研究以有序人类活动理念为指导思想，以实地观测和模式模拟为主要手段，基于多个CMIP5模式PGW动力降尺度方法对未来排放情景下城市气候进行模拟，揭示气候变化和人类活动的定量关系，综合评估不同城市发展的土地利用空间格局变化对区域气候的影响。研究结果表明，PGW降尺度方法减小了GCM各模式间的差异，气候模拟的偏差相比于传统方法来说大大减小；2050s京津冀地区地表平均温度升高约2.6℃，长三角地区上升2.1℃，珠三角上升1.8℃，2070s京津冀地区地表平均温度约上升2.9℃，长三角地区上升2.3℃，珠三角升高2.2℃；集约型城市比扩张型城市的城市化升温效应小。本研究可为国家部署应对气候变化，合理规划城市发展，促进区域可持续发展的战略措施提供重要的科学基础。