金義蓉, 胡慶芳,王銀堂, 黃 勇, 楊漢波,崔婷婷

(1.南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029; 2.清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084; 3.安徽省氣象科學(xué)研究所安徽省大氣科學(xué)與衛(wèi)星遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230031)

快速城市化對上海代表站降水的影響

金義蓉1,2, 胡慶芳1,2,王銀堂1, 黃 勇3, 楊漢波2,崔婷婷1

(1.南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029; 2.清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084; 3.安徽省氣象科學(xué)研究所安徽省大氣科學(xué)與衛(wèi)星遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230031)

通過比較上海城區(qū)代表站洋涇和鄉(xiāng)村代表站夏字圩1979—2014年日降水記錄，對各降水要素進(jìn)行對比分析，辨識2000年前后2個站降水階段性變化規(guī)律及其差異，揭示城市化對局地降水的影響特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：2000年之后上海城市化進(jìn)程明顯加速，且2000年前后洋涇和夏字圩2個站的降水關(guān)系發(fā)生了系統(tǒng)變異，降水差異明顯擴(kuò)大。由于洋涇和夏字圩均位于太湖東部平原地區(qū)，且臺風(fēng)性降水的階段變化特征基本一致，因此剝離區(qū)域降水變異的影響后，將1979—2014年洋涇站降水表現(xiàn)出異于夏字圩站的階段性特征主要?dú)w因于城市化局地增雨效應(yīng)，且2000年以來上?？焖俪鞘谢傮w上對城區(qū)代表站的降水產(chǎn)生了顯著的強(qiáng)化作用，增加了強(qiáng)降水事件發(fā)生的概率。

城市化；降水；資料檢測；上海；長三角地區(qū)

降水是最基本的氣象、水文和生態(tài)要素之一。城市熱島效應(yīng)、下墊面變化、氣溶膠排放等機(jī)制引起城市環(huán)境下大氣熱力、動力條件和成分發(fā)生變化，這些都可能使城市及其毗鄰區(qū)域降水產(chǎn)生有異于背景地帶的時空分布特征[1]。早在1910年,Hamberg[2]就發(fā)現(xiàn)1861—1910年的城市快速發(fā)展使瑞典Stockholm的年降水量呈顯著增長態(tài)勢，而其附近的小城市則沒有明顯變化。Landsberg[3]指出美國Tulsa在1900—1950年的年降水量與該市人口總量呈顯著正相關(guān)性。20世紀(jì)60年代，美國大都市氣象綜合觀測試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大城市及其下風(fēng)向50～75 km范圍內(nèi)降水要比背景區(qū)域高出5%～25%[4]。意大利、墨西哥、韓國和印度等國也檢測出城市化對降水的顯著影響[5-8]。近年來國內(nèi)學(xué)者鄭玉萍等[9]檢測了1961—2008年烏魯木齊城市地區(qū)的增雨效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)1985—2008年城市化使城區(qū)比郊區(qū)站點(diǎn)的年降水量平均多出達(dá)15%。林恒等[10]基于我國中東部地區(qū)115個測站1960—2005年逐日降水資料，發(fā)現(xiàn)長三角地區(qū)年降水量增長速度明顯快于背景區(qū)域。然而，也有文獻(xiàn)指出城市化對降水的強(qiáng)化作用不明顯，甚至發(fā)現(xiàn)城市化對降水具有抑制或削減作用。如在土耳其4個最大城市并未檢測出明顯的城市化降水效應(yīng)[11]，我國石家莊城市發(fā)展也并未導(dǎo)致年降水量表現(xiàn)出明顯的“雨島效應(yīng)”[12]。又如受大氣污染物影響，美國加州和以色列的沿海城市下風(fēng)向降水減少幅度達(dá)15%～25%[13]。Zhang等[14]指出城市發(fā)展對北京地區(qū)干季降水可能具有抑制作用。

上海是中國的特大城市和長三角城市群的龍頭，其城市化進(jìn)程可追溯至19世紀(jì)中后期。目前，上海及其周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)達(dá)、城市化水平高。周麗英等[15]分析了20世紀(jì)60年代至90年代末期上海城區(qū)及郊區(qū)降水差異，發(fā)現(xiàn)期間上海城區(qū)、郊區(qū)降水差異均不甚顯著。梁萍等[16]對比了1960—1983年、1984—2007年2個階段上海不同站點(diǎn)降水資料，發(fā)現(xiàn)前一個階段上海城市“雨島效應(yīng)”不甚明顯，后一個階段則相對明顯；丁瑾佳等[17]比較了1961—1978年和1979—2006年2個階段蘇錫常地區(qū)城市、郊區(qū)降水效應(yīng)，但從分析結(jié)果來看城市化對降水的影響程度尚不十分顯著。本文系統(tǒng)檢測和分析1978年以來快速城市化進(jìn)程中上海城鄉(xiāng)代表站點(diǎn)降水差異，為深化城市化降水效應(yīng)的科學(xué)認(rèn)知補(bǔ)充更多的事實(shí)基礎(chǔ)。

1 上海市城市化進(jìn)程

1978年以來，上海市人口和經(jīng)濟(jì)聚集程度越來越高，人類活動規(guī)模、強(qiáng)度及其環(huán)境影響也顯著增強(qiáng)。在人口方面，由于吸納了大量外來人口，上海常住人口總量及人口密度不斷增加，且受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整影響，城鎮(zhèn)人口比例由1978年的58.7%迅速提高到2014年的89.9%；與此同時，全市鋪裝道路面積由1978年的868萬m2增加至2014年的27 918萬m2，耕地面積減少近一半，這反映了城市空間范圍的大規(guī)模擴(kuò)張。與人口和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對應(yīng)，上海能源消耗總量和民用汽車擁有量也快速增加，2014年分別達(dá)到了1.2億t標(biāo)準(zhǔn)煤和255萬輛。

同時，上海城市化進(jìn)程也具有明顯的階段性差異。受國家和地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展戰(zhàn)略影響，2000年后上海城市化進(jìn)程全面加速，人口、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展指標(biāo)的變化速率明顯快于2000年之前。如1978—2000年上海市城鎮(zhèn)人口比例平均每年提高0.72%；而在2000—2014年平均每年提高1.07%；鋪裝道路面積方面，2000年比1978年、2014年比2000年分別增加了7 279萬m2、19 771萬m2；民用汽車擁有量方面，2000年前后平均每年分別增加2.0萬輛和15.4萬輛。

2 研究方法與數(shù)據(jù)資料

2.1 研究方法

采用城市化對局地降水影響的城市與鄉(xiāng)村時空對比分析的評估方法，是城市化降水效應(yīng)檢測中采用的一種經(jīng)典分析方法。

ΔP1=P1u-P1r=ΔP1c+ΔP1u≈ΔP1c

(1)

ΔP2=P2u-P2r=ΔP2c+ΔP2u

(2)

ΔP2u=ΔP2-ΔP2c≈ΔP2-ΔP1c≈ΔP2-ΔP1

(3)

(4)

式中：P1u——城市化前城區(qū)降水量；P2u——城市化后城區(qū)降水量；P1r——城市化前鄉(xiāng)村降水量；P2r——城市化后鄉(xiāng)村降水量；ΔP1——城市化前城區(qū)、鄉(xiāng)村降水差異；ΔP2——城市化后城區(qū)、鄉(xiāng)村降水差異；ΔP1u——城市化前由于城市化因素導(dǎo)致的城區(qū)、鄉(xiāng)村降水差異；ΔP2u——城市化后由于城市化因素導(dǎo)致的城區(qū)、鄉(xiāng)村降水差異；ΔP1c——城市化前因地理位置不同而引起的區(qū)域氣候背景的固有差異；ΔP2c——城市后前因地理位置不同而引起的區(qū)域氣候背景的固有差異，假定與ΔP1c一致；ΔP2ru——城市化對同期城區(qū)降水的相對影響，假定ΔP1u忽略不計(jì)。

圖1 夏字圩和洋涇雨量站位置示意圖Fig.1 Locations of Xiaziwei and Yangjing stations

圖1 夏字圩和洋涇雨量站位置示意圖Fig.1 Locations of Xiaziwei and Yangjing stations

2.2 數(shù)據(jù)資料

選擇上海西部的夏字圩站和北部的洋涇站分別作為鄉(xiāng)村、城區(qū)的代表雨量站(空間位置如圖1所示)，2站直線距離約49.5 km。夏字圩站地理坐標(biāo)為E121°09′、N30°58′，緊鄰松江區(qū)石湖蕩鎮(zhèn)張莊村斜塘河，基本上屬于農(nóng)村地區(qū)。洋涇站位于上海市偏北部，地理坐標(biāo)為E121°33′、N31°15′，鄰近黃浦江東畔的浦東新區(qū)建平中學(xué)，屬于較早的城市化地區(qū)。夏字圩和洋涇站分別設(shè)立于1953年、1978年，收集了2站在1979—2014年連續(xù)的逐日降水記錄。文中站點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)來自于水文年鑒，經(jīng)過了一致性、可靠性和代表性的分析處理，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，并且文獻(xiàn)[18]分析了夏字圩站對于上海郊區(qū)降水的代表性，而洋涇站則距上海城區(qū)降水代表站江灣站較近，故對上海城區(qū)降水具有代表性。

3 城鄉(xiāng)代表站降水差異檢測

在分析上海城市化進(jìn)程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步針對城區(qū)和鄉(xiāng)村代表站，診斷兩者降水關(guān)系變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對降水序列進(jìn)行劃分，然后從時間和空間方面綜合說明城市化進(jìn)程中局地降水變化特征。所謂時間方面，是指分析同一站點(diǎn)降水的階段性變化；而空間方面，則是比較同一時段城區(qū)和郊區(qū)代表站的降水差異。

3.1 年降水量與汛期降水量

圖2給出了1979—2014年夏字圩站、洋涇站的年、汛期降水量及其雙累積曲線。從圖2來看，2000年是夏字圩站和洋涇站降水量關(guān)系的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從圖2(a)來看，在2000年及其之前，盡管洋涇站年均降水量略高于夏字圩站，但各年2站的年降水量有高有低，甚至在1999年等少數(shù)年份夏字圩站的年降水量還大幅度高于洋涇站，但在2000年之后洋涇站歷年降水量均高于夏字圩站，這導(dǎo)致年降水量雙累積曲線發(fā)生了明顯轉(zhuǎn)折(圖2(b))，相關(guān)點(diǎn)據(jù)越來越偏離于1∶1直線，其中汛期降水量關(guān)系變化更為顯著(圖2(c)和圖2(d))。

以2000年為界可將1979—2014年分為1979—2000年和2001—2014年2個時間段，然后分析夏字圩、洋涇2站降水量的差異(表1)。從不同時段的比較來看，2000年之后鄉(xiāng)村代表站夏字圩站年、汛期平均降水量較2000年之前顯著降低(平均降低158.5 mm、157.3 mm)，而洋涇站年均降水反而略有增加(平均增加34.6 mm)，汛期平均降水略有減少(平均降低13.3 mm)。而從站點(diǎn)之間的比較來看，在第1個階段(1979—2000年)，夏字圩和洋涇2站的年、汛期平均降水量比較接近，后者僅比前者高15.5 mm、23.2 mm，相對比例約為1.3%、3.2%；而在第2個階段(2001—2014年)，夏字圩和洋涇站的年、汛期平均降水量具有顯著差異，后者較前者高208.6 mm、167.2 mm，相對比例達(dá)到了20.3%、29.2%。可見，在城市化進(jìn)程中，由于夏字圩站年、汛期降水量明顯下降，而洋涇站略有增加，導(dǎo)致2站差異明顯加大。

圖2 1979—2014年洋涇和夏字圩站降水量及其雙累積曲線Fig.2 Annual precipitation and flood season rainfall hydrographs and double accumulative curves at Yangjing and Xiaziwei stations for period of 1979-2014

表1 不同時段洋涇、夏字圩年均降水量和汛期降水量及其差異

3.2 日降水量

表2統(tǒng)計(jì)了1979—2000年、2001—2014年洋涇、夏字圩2站不同等級日降水事件天數(shù)及相應(yīng)的降水量均值。由表2可知，后一階段較前一階段，2個站點(diǎn)的小雨日數(shù)均明顯減少。夏字圩年均暴雨日數(shù)減少1.1 d、強(qiáng)度降低0.2 mm/d，而洋涇年均暴雨日數(shù)則增加0.5 d、強(qiáng)度增加0.6 mm/d。從同一階段站點(diǎn)之間的對比來看，在第一個階段城區(qū)和鄉(xiāng)村代表站各等級的日降水事件天數(shù)及其強(qiáng)度均相差不大，而在第二個階段城區(qū)代表站對應(yīng)的中雨、暴雨天數(shù)均明顯多于鄉(xiāng)村代表站，同時降水強(qiáng)度也有一定程度的增加。

表2 不同時期夏字圩和洋涇站各等級年平均日降水事件天數(shù)及降水量

圖3 不同時期夏字圩和洋涇站日降水量經(jīng)驗(yàn)頻率Fig.3 Empirical frequencies of daily precipitation at Yangjing and Xiaziwei stations for different periods

圖3給出了洋涇站、夏字圩站在1979—2000年和2001—2014年2個階段的日降水量經(jīng)驗(yàn)頻率分布圖。由圖3可知，在1979—2000年，僅對于大暴雨事件(即日降水量不低于100 mm)發(fā)生的概率，洋涇站與夏字圩站才有一定差異；而在2001—2014年，對于暴雨事件(日降水量不低于50 mm)發(fā)生的概率，洋涇站明顯高于夏字圩站。這說明在上?？焖俪鞘谢M(jìn)程中，相對于郊區(qū)代表站，城區(qū)代表站發(fā)生強(qiáng)降水事件的概率和降水的集中性程度要高于鄉(xiāng)村代表站。

3.3 極值降水量

對1979—2000年和2001—2014年2個階段夏字圩、洋涇2站連續(xù)1 d、3 d、7 d最大降水量的均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)后一個階段夏字圩站連續(xù)1 d、3 d、7 d最大降水量的均值都要低于前一個階段(分別減少4.3 mm、28.4 mm和35.9 mm)，而洋涇站的情況正好相反，各極值降水要素均值都有增加(分別增加15.4 mm、14.2 mm、6.3 mm)。

4 城市化對降水影響辨識

通過分析1979—2014年上海城區(qū)代表站洋涇站和鄉(xiāng)村代表站夏字圩站的日降水記錄，發(fā)現(xiàn)在1979—2000年和2001—2014年2個階段，2個站點(diǎn)的降水變化特征及其關(guān)系出現(xiàn)了明顯差異。夏字圩站在后一個階段的年、汛期及極值降水量的均值都要低于前一個階段，根據(jù)相關(guān)研究，上海地區(qū)降水35 a的準(zhǔn)周期性波動比較穩(wěn)定，且自20世紀(jì)80年代初至21世紀(jì)初處于降水偏豐期，而21世紀(jì)初至今處于降水偏枯期[15]。

表3 不同階段臺風(fēng)影響期間平均降水量

因此，2001—2014年夏字圩站各降水特征要素均值較1979—2000減少這一變化特征與上海區(qū)域降水的波動是基本吻合的。而洋涇站在后一階段各降水要素的均值相對前一階段并沒有明顯降低，甚至可能高于前一階段，顯然這一變化是區(qū)域降水波動所無法解釋的。由于洋涇和夏字圩2站均位于地勢平坦的太湖東部平原地區(qū)，故地形因素也不會導(dǎo)致洋涇和夏家圩站的降水關(guān)系發(fā)生系統(tǒng)性變化。從表3來看，2000年前后2個階段，夏字圩、洋涇2站臺風(fēng)影響期間的降水量均值相差不大且階段變化規(guī)律一致，故臺風(fēng)同樣不是造成洋涇與夏字圩2站降水關(guān)系發(fā)生轉(zhuǎn)折的主要原因。

因此，在排除區(qū)域氣候背景變異、地形和臺風(fēng)因素的影響后，有充分理由將2000年后洋涇站降水異于夏字圩站的階段性特征主要?dú)w因于城市化降水效應(yīng)。事實(shí)上，2000年以后上海人口密度及城鎮(zhèn)人口比例、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、能源消耗量、城區(qū)面積的增長速度均明顯快于前一階段，城市化進(jìn)程顯著加快，這與夏字圩站和洋涇站降水關(guān)系發(fā)生轉(zhuǎn)折的時間是基本一致的。故2001—2014年洋涇站降水變異是快速城市化導(dǎo)致的局部增雨效應(yīng)與區(qū)域氣候背景波動疊加的結(jié)果。

根據(jù)本文的相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，采用式(1)～(4)定量評估了2001年以來上?？焖俪鞘谢瘜值亟邓挠绊?，結(jié)果見表4。表4中ΔP1、ΔP2分別表示1979—2000年、2001—2014年2個階段洋涇站與夏字圩站降水要素均值之差；P2u表示2001—2014年洋涇站降水要素均值；ΔP2u、ΔP2u/P2u分別表示城市化對降水的絕對影響和相對影響。

由表4可知2000年以后上海城區(qū)和鄉(xiāng)村代表站全年、汛期降水的差異顯著擴(kuò)大。在剝離區(qū)域氣候背景差異因素的影響后，城市化對洋涇站全年和汛期降水的平均增量分別達(dá)到了193.1 mm、144.0 mm，其相對值分別為15.6%和19.4%。城市化對洋涇站極值降水量和暴雨日數(shù)的影響也比較顯著，其連續(xù)1 d、3 d、7 d最大降水量的增量分別達(dá)到了19.6 mm、42.6 mm、42.3 mm，相當(dāng)于同期均值的13.3%、23.8%、23.0%；城市化對洋涇暴雨天數(shù)也有顯著的增加作用。總之，2000年以來上?？焖俪鞘谢瘜邓木植糠植家呀?jīng)產(chǎn)生了顯著影響，這種影響改變了洋涇站降水的自然振蕩規(guī)律，并使得城區(qū)相對于背景地區(qū)的強(qiáng)降水事件增多。

表4 上海城市化對城區(qū)代表站降水影響的評估結(jié)果

因此，與上文中提及的上海地區(qū)及其附近的研究類似，本文同樣證實(shí)了城市化降水效應(yīng)，且傾向于支持城市化導(dǎo)致城區(qū)代表站降水增強(qiáng)的認(rèn)識。但在診斷城市化降水效應(yīng)時，必須認(rèn)識到城市及其毗鄰地帶的降水是區(qū)域氣候背景條件、地形因素和城市化因素共同作用的結(jié)果。同時，無論是區(qū)域氣候背景還是城市化進(jìn)程，均具有一定的階段性變異特征，因此在評估城市化對降水的影響時，應(yīng)判斷城市和郊區(qū)站點(diǎn)降水關(guān)系是否具有明顯的轉(zhuǎn)折。在此基礎(chǔ)上合理劃分對比分析時段，并剝離區(qū)域氣候背景波動的影響，否則是難以準(zhǔn)確估計(jì)城市化對降水的影響。分析時段，所采用站點(diǎn)、分析方法均可能影響評估結(jié)果。這可能是一些文獻(xiàn)未檢測出城市化對降水具有明顯影響的原因之一。

5 結(jié) 語

在上海快速城市化進(jìn)程中，城市熱島效應(yīng)、冠層阻障效應(yīng)以及氣溶膠排放等因素均可能導(dǎo)致局地降水分布變化，本文傾向于支持城市化導(dǎo)致城區(qū)代表站降水增強(qiáng)的認(rèn)識。城市化對降水的局地增雨效應(yīng)主要源于以下幾個方面：(a)城市熱島對大氣邊界層產(chǎn)生擾動，破壞了大氣層結(jié)穩(wěn)定性，形成熱島環(huán)流,受此影響，城市在水汽充足、凝結(jié)核豐富或在有利的天氣形勢下，容易形成對流云和對流性降水，或者對暴雨產(chǎn)生誘導(dǎo)、強(qiáng)化作用；(b)城市建筑物密度和高度不斷增加，且高度不一，這導(dǎo)致城市空氣動力學(xué)粗糙度明顯增大，形成與自然下墊面不同的獨(dú)特的城市冠層和城市大氣邊界層，可改變地氣之間能量與水汽交換規(guī)律，從而在邊界層內(nèi)引起擾動，帶來局地環(huán)流的變化；(c)氣溶膠可能從微物理過程、大氣動力過程、云降水等方面影響降水，氣溶膠增加了云滴在空中的滯留時間，使云滴能經(jīng)過凝結(jié)作用繼續(xù)增長，若有合適上升氣流，云滴可到達(dá)較高海拔成為冰晶，使云層變得深厚，導(dǎo)致閃電和對流性的強(qiáng)降水。

本文針對1979—2014年上海城區(qū)代表站洋涇和鄉(xiāng)村代表站夏字圩的日降水記錄開展了對比分析，診斷和辨識了2000年前后2個代表站的降水要素變化規(guī)律的差異，通過剝離區(qū)域降水氣候波動、地形及臺風(fēng)要素的影響，評估了城市化降水效應(yīng)，闡明了城市化對降水影響的典型事實(shí)。總之，就典型站點(diǎn)診斷結(jié)果而言，2000年以來上?？焖俪鞘谢瘜邓植糠植家呀?jīng)產(chǎn)生了顯著影響，這種影響改變了洋涇站降水的自然振蕩規(guī)律，并使得城區(qū)降水相較于背景地區(qū)的強(qiáng)降水事件增多，這一情況是城市規(guī)劃建設(shè)、洪澇災(zāi)害防控時應(yīng)考慮到的。

由于本文僅對比了2個典型站點(diǎn)，其他城區(qū)與郊區(qū)站點(diǎn)是否有此類規(guī)律還有待考證，故關(guān)于城市化對上海降水影響規(guī)律，還有待更全面深入的分析，需要更多的典型例子來佐證這一規(guī)律。2000年以來上海區(qū)域氣候背景總體上處于偏枯期，因此2001—2014年洋涇站降水是在一個偏枯的區(qū)域氣候背景上疊加了城市化局部增雨效應(yīng)的結(jié)果。若未來區(qū)域氣候背景向偏豐期轉(zhuǎn)變，則洋涇站乃至上海市城區(qū)及下風(fēng)帶地帶降水將具有什么樣的變化情況，這無疑是另一個值得探討的問題。

[1] OKE T R. The energetic basis of the urban heat island[J]. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1982, 108(455): 1-24.

[2] HAMBERG A. Die geomorphologie und quart?rgeologie des sarekgebirges[J]. Geologiska F?reningen i Stockholm F?rhandlingar, 1910, 32(4): 725-750.

[3] LANDSBERG H E. The climate of towns[J]. Man’s Role in Changing the Face of the Earth, 1956，2: 584-606.

[4] CHANGNONJR S A. Urban effects on severe local storms at St. Louis[J]. Journal of Applied Meteorology, 1978, 17(5): 578-586.

[5] PALUMBO A, MAZZARELLA A. Rainfall statistical properties in Naples[J]. Monthly Weather Review, 1980, 108(7): 1041-1045.

[6] JAUREGUI E, ROMALES E. Urban effects on convective precipitation in Mexico City[J]. Atmospheric Environment, 1996, 30(20): 3383-3389.

[7] KAR S K, LIOU Y A, HA K J. Characteristics of cloud-to-ground lightning activity over Seoul, South Korea in relation to an urban effect[J].Annales Geophysicae, 2007, 25(10): 2113-2118.

[8] KISHTAWAL C M, NIYOGI D, TEWARI M, et al. Urbanization signature in the observed heavy rainfall climatology over India[J]. International Journal of Climatology, 2010, 30(13): 1908-1916.

[9] 鄭玉萍，李景林，趙書琴, 等. 烏魯木齊近48 a 城市化進(jìn)程對降水的影響[J]. 干旱區(qū)地理, 2011, 34(3): 442-448. (ZHENG Yuping, LI Jinglin, ZHAO Shuqin, et al. Urbanization impact on precipitation of Urumqi city in recent 48 a[J]. Arid Land Geography, 2011, 34(3): 442-448. (in Chinese) )

[10] 林恒，孫鑒濘. 城市化對長江三角洲區(qū)域降水的可能影響[J]. 南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014, 50(6): 792-799.(LIN Heng, SUN Jianning. Possible effects of urbanization on regional precipitation over Yangtze River Delta area[J]. Journal of Nanjing University (Natural Sciences), 2014, 50(6): 792-799. (in Chinese))

[11] TAYANC M, TOROS H. Urbanization effects on regional climate change in the case of four large cities of Turkey [J]. Climatic Change, 1997, 35(4): 501-524.

[12] 卞韜, 李國翠, 孫云, 等. 石家莊春季首場透雨的時空分布特征[J]. 干旱氣象, 2010, 28(2): 179-183. (BIAN Tao, LI Guocui, SUN Yun, et al. Temporal and spatial features of the first soaking rain in Spring in Shijiazhuang[J]. Journal of Arid Meteorology, 2010, 28(2): 179-183.(in Chinese))

[13] GIVATI A, ROSENFELD D. Quantifying precipitation suppression due to air pollution[J]. Journal of Applied Meteorology, 2004, 43(7): 1038-1056.

[14] ZHANG C L, CHEN F, MIAO S G, et al. Impacts of urban expansion and future green planting on summer precipitation in the Beijing metropolitan area[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2009, 114(D2):1-26.

[15] 周麗英，楊凱. 上海降水百年變化趨勢及其城郊的差異[J]. 地理學(xué)報(bào), 2001, 56(4): 467-476.(ZHOU Liying, YANG Kai. Variation of precipitation in Shanghai during the last one hundred years and precipitation differences between city and suburb[J]. Acta Geographica Sinica, 2001, 56(4): 467-476. (in Chinese))

[16] 梁萍, 丁一匯, 何金海, 等. 上海地區(qū)城市化速度與降水空間分布變化的關(guān)系研究[J]. 熱帶氣象學(xué)報(bào), 2011, 27(4): 475-483.(LIANG Ping, DING Yihui, HE Jinhai, et al. Study of relationship between urbanization speed and change of spatial distribution of rainfall over Shanghai[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2011, 27(4): 475-483.(in Chinese))

[17] 丁瑾佳, 許有鵬, 潘光波. 蘇錫常地區(qū)城市發(fā)展對降雨的影響[J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2010(8): 873-877.(DING Jingjia, XU Youpeng, PAN Guangbo. Effect of urbanization on regional precipitation in Suzhou-Wuxi-Changzhou area[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2010(8): 873-877.(in Chinese))

[18] 殷健, 梁珊珊. 城市化對上海市區(qū)域降水的影響[J]. 水文, 2010, 30(2): 66-72.(YIN Jian, LIANG Shanshan. Influence of urbanization on regional precipitation in Shanghai city[J]. Journal of China Hydrology, 2010, 30(2): 66-72. (in Chinese))

Impacts of rapid urbanization on precipitation at two representative rain gauges in Shanghai City

JIN Yirong1,2, HU Qingfang1,2, WANG Yintang1, HUANG Yong3, YANG Hanbo2, CUI Tingting1

(1.StateKeyLaboratoryofHydrology-WaterResourcesandHydraulicEngineering,NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing210029,China;2.StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;3.AnhuiKeyLabofAtmosphericScienceandSatelliteRemoteSensing,AnhuiInstituteofMeteorologicalSciences,Hefei230031,China)

The daily rainfall records for the period of 1979-2014 from two urban and rural representative rain gauges (i.e., Yangjing and Xiaziwei) in Shanghai City were compared, and factors of precipitation at the two rain gauges were analyzed.The influences of urbanization on local precipitation were revealed based on the investigation of the time variability of precipitation at the two rain gauges before and after the year of 2000 and the difference between the two rainfall series. Results show that, with the acceleration of urbanization in Shanghai City since 2000,the relationship between the precipitation at the two rain gauges presents systematic variation before and after 2000, and their differences have become more significant.Considering that the two rain gauges are both located in the eastern plain of the Taihu Basin, with the similar time variability of typhoon precipitation,the differences between the precipitation at the two rain gauges from 1979 to 2014 are mainly attributed to the urbanization-induced local precipitation enhancement without consideration of the regional differences.The rapid urbanization in Shanghai City since 2000 has significantly enhanced the local precipitation at the urban rain gauge and increased the probability of heavy rainfall events.

urbanization; precipitation; data analysis; Shanghai; Yangtze River Delta Region

10.3876/j.issn.1000-1980.2017.03.003

2016-11-09

水沙科學(xué)與水利水電工程國家實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(sklhse-2015-A-03)；國家自然科學(xué)基金(51479118,51509157)；中國工程院重大咨詢研究項(xiàng)目(2015-ZD-07)；水利部公益行業(yè)科研專項(xiàng)(201501014)

金義蓉(1992—)，女，江蘇蘇州人，碩士研究生，主要從事水文水資源研究。E-mail:yirong_jin@126.com

胡慶芳，高級工程師。E-mail:hqf_work@163.com

P332

A

1000-1980(2017)03-0204-07