华东地区城市化影响气候要素的观测事实研究

城市化与气候变化密切相关，特别是在区域尺度。城市气候效应是区域乃至全球气候变化研究中所必须考虑的，但它也是目前在评估气候变化，特别是变暖幅度时不确定性的一个最重要来源。本项目选择我国城市化水平最高的华东地区作为研究区域，利用该区分布较为密集且具有长时间序列的站点观测资料、TRMM卫星探测资料、再分析资料、遥感夜间灯光指数、土地利用栅格数据、植被指数以及相关统计数据，采用最优插值、旋转EOF、空间统计等分析方法，定量地研究华东地区，特别是长江三角洲近30年快速城市化过程对气温、降水、日较差、相对湿度等观测气候要素时空变化的影响和贡献，分析各要素是否存在周周期、周末效应以及假日效应，并对城市化影响各气候要素的物理机制进行探讨。以期丰富大城市群影响区域气候的研究案例，为华东地区城市天气、气候的模拟和预测提供基础支持，并为合理进行城市规划以减缓气候变化的政府决策提供科学参考。

城市化与气候变化密切相关，特别是在区域尺度。城市气候效应是区域乃至全球气候变化研究中所必须考虑的，但它也是目前在评估气候变化，特别是变暖幅度时不确定性的一个最重要来源。本项目利用华东地区478个地面气象站的观测资料以及夜间灯光、人口等数据，分析了城市化进程对气温、降水等观测气候要素等观测气候要素时空变化的影响和贡献。主要研究成果如下：（1）基于DMSP/OLS 遥感夜间灯光和人口统计数据，在 GIS 技术的支持下，提出一种快速、客观、定量、动态划分城-乡气象站点的方法，在此基础上，分别采用观测减去再分析和城乡差异方法估算了华东区域地区近 30 年来气温变化中的城市化影响。这两种方法一致表明改革开放以来华东地区的城市化对观测气温的变化产生重要影响，尤以长三角城市群最为显著。华东地区城市化对于 1981-2007 年区域平均变暖幅度的总体贡献约为四分之一，其中特大城市站城市热岛效应对增暖的贡献超过44%，即使是农村站也监测到一些城市热岛效应的影响。（2）城市化引起的城市热岛效应对气候生长期各指标的计算有着不可忽视的影响，导致生长期始日的计算结果提前，终日延后，生长期长度延长，以及生长期度日数的增加，以10℃界限温度为例，城市热岛效应对华东地区10℃生长期度日数增加的贡献超过了10%。（3）过去1971-2011年浙江省绝大多数气象站点的夏季高温日数和高温度日数都呈现出增加的趋势，其中，环杭州湾城市群、温台沿海城市带和金华-义乌三大城市群地区夏季高温日数和度日数的增加更为显著，由于城市热岛效应的存在，使得城市站比农村站具有更多的高温天数和更强的高温强度。（4）华东地区小雨发生频次发生了较为显著的减少，以往研究认为是人为气溶胶排放抑制了小雨的发生，但是我们进一步的分析表明，华东地区夏季小雨频次的减少可能主要与东亚夏季风减弱有关。