大氣所揭示城市降水對(duì)不同城市發(fā)展規(guī)模的敏感性及其物理機(jī)制

  對(duì)城市降水效應(yīng)的研究一直存在爭(zhēng)論，大致有兩種不同的看法：其一認(rèn)為城市對(duì)區(qū)域降水尤其是城市下風(fēng)向地區(qū)降水存在促進(jìn)作用；其二認(rèn)為城市對(duì)區(qū)域降水存在抑制作用。近期，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所博士王君與研究員馮錦明、嚴(yán)中偉利用區(qū)域模式的模擬研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)域降水對(duì)不同城市發(fā)展規(guī)模具有敏感性。

　　該研究以北京7.21特大暴雨為例，設(shè)計(jì)了多組典型城市土地利用情景進(jìn)行模擬對(duì)比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，早期小規(guī)模城市化導(dǎo)致的城市化效應(yīng)使得城市下風(fēng)向降水明顯增加；然而，近期大規(guī)模城市化反而使得區(qū)域降水變化不太明顯。研究表明：城市促進(jìn)降水的正面機(jī)制如城市近地面增溫、局地大氣輻合和垂直運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)等在早期小規(guī)模城市化效應(yīng)中起主導(dǎo)作用；然而，當(dāng)城市規(guī)模增加到一定程度以后，大面積不透水層覆蓋導(dǎo)致地表蒸發(fā)受到很大抑制，使得大氣不穩(wěn)定能量顯著減少，這在一定程度上抵消了城市化降水效應(yīng)中正面機(jī)制的影響。研究還開(kāi)展了多年的區(qū)域氣候模擬（2001-2010，七月），結(jié)果進(jìn)一步印證了上述針對(duì)極端天氣個(gè)例模擬的結(jié)論。

　　城市降水效應(yīng)的爭(zhēng)議由來(lái)已久，該研究首次揭示了城市降水效應(yīng)對(duì)城市發(fā)展規(guī)模具有敏感性，為解決相關(guān)爭(zhēng)議進(jìn)而更好地理解城市化的氣候效應(yīng)提供了新的認(rèn)識(shí)。

　　論文信息：Wang, J., J. M. Feng *, and Z. W. Yan, 2015: Potential sensitivity of warm season precipitation to urbanization extents: Modeling study in Beijing–Tianjin–Hebei urban agglomeration in China. J. Geophys. Res. Atmos., 120, 9408-9425, doi: 10.1002/2015JD023572.

　　圖1. 京津冀地區(qū)不同規(guī)模城市化引起的北京7.21暴雨降水變化的空間分布：（a）1980年代城市的模擬結(jié)果；（b）2009年城市的模擬結(jié)果。單位：毫米/小時(shí)。

　　圖2. 在不同城市土地利用情景下（無(wú)城市、1980年代、1990年代、2000年代、2009年城市以及未來(lái)可能的城市化），模式模擬的北京7.21暴雨總降水量。藍(lán)線：整個(gè)京津冀地區(qū)平均總降水量（左縱軸）；紅線：北京地區(qū)平均總降水量（右縱軸）。