城市化发展对汛期降雨特征的影响

摘要：城市化发展使土地格局产生巨大的变化，而土地变化也对区域内的气候产生一定影响，形成城市化气候。这种气候对多项气候特征都有直接影响，尤其是降水特征的变化。城市化前后降水量有着明显的增加，增幅甚至可以达到约5%，汛期与非汛期的降水分布也呈现出从城市向周边递减的趋势。文章就城市化发展对降雨特征的影响展开了讨论。

关键词：城市化发展；汛期；降雨特征；气候特征；环境影响 文献标识码：A

中图分类号：P461 文章编号：1009-2374（2015）25-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.046

城市化是社会进步的必然，人口不断增加，城市规模也在不断扩大，自然资源的压力也越来越大。城市化发展对气候特征的影响是多方面的，这些影响也关系到城市发展和人类生产活动。城市化发展中人类的活动和对自然的改造，使得城市周边环境产生一定的变化，从而影响城市的气温、辐射量以及降水。下面笔者就从三个城市的降水特征变化来分析城市化发展产生的影响。

1 苏州市城市化发展对降雨特征的影响

1.1 苏州市城市化发展的特点

苏州市的城市化发展比较有特点，是从20世纪80年代从苏州小镇逐渐发展而来，城区的城市化进程比较平缓。苏州市处于典型的平原水网地区，受到太湖流域的影响，河网占全市面积的40%以上。苏州市城市化最主要的表现是人口增长，尤其是非农业人口的增加。其次就是城市建设规模不断扩大，工业建筑、居住建筑等占地面积不断增加。相比于20世纪50年代的城区，2000年城市面积增长了6.2倍，工业产值增长超过90%。苏州市之所以有如此之快的城市化发展速度，主要还是因为1978年改革开放，工业化发展提速，促进城市发展。

1.2 苏州市城市化发展对降水特征的影响

从城区与郊区的横向对比我们可以看出，临近城区的地方城市化发展速度相对较慢，是良好的参考点。苏州市整体的地形是相对平坦的，丘陵只占到不足3%，所以做横向比较时地形对降雨的影响基本可以忽略不计。从苏州市发展历史来看，主要有两个阶段：（1）1953～1977年，城市化发展速度相对缓慢；（2）19783～2000年，城市化发展十分迅速。

如果以城市降水量与郊区降水量的比值k表达城市化对降水量的影响程度，1953～1977年平均汛期降水量增长系数大约为1.05，而1978～2000年增长系数达到了1.09，通过这一数据的比较可以看出城市化确实对降雨有一定的影响。汛期降雨多是对流性降雨，其雨量增加最主要的原因应当是城市热岛效应，而城市化凝结核增加对降雨的影响并不是非常明显。

从降雨类型方面进行比较，1953～2000年48年间，暴雨发生次数明显增加，城乡暴雨差异也尤为突出。城市和郊区的横向对比中我们也能看到，城市暴雨概率要比郊区暴雨概率大15%左右。暴雨次数增加主要原因是城市化发展，使得城市热岛中心热气流上升，遇到了大量的凝结核，城市上方运量也比相邻地区上空运量大。

1.3 影响总结

（1）年降水量、汛期降水量和最大雨量都有一定程度的增加；（2）城市化发展明显影响了汛期最大雨量的发生频率；（3）城市化对暴雨发生次数影响最为明显。苏州处于太湖平原，地理条件比较特别，城市化对降雨区域内分配呈现集中趋势。

2 上海市城市化发展对降水的特征影响

2.1 上海城市化发展的特点

上海市城市化发展主要开始于19世纪中期，到1978年城市化发展开始显著加快，城市化特征也越发明显。1978～2007年，非农业人口增加大约30%，农业产值的比重由原来的4%下降到0.8%，城市面积更是增加了6倍。城市建设方面，高层建筑数量超过4000幢，处于世界城市建设水平前列。截止到2007年，上海城市化水平高达88%，是我国城市化最高的城市。

2.2 上海市城市化发展对降水特征的影响

为对比城市化发展对降水特征的影响，选择了城郊的江湾雨量站和农村地区的夏字圩站。江湾站处于发展较快的城市副中心，而夏字圩站则处于城市发展较慢的农村地区。从地形上进行横向比较，上海处于平原地域，河网较为丰富，整体地势较为平坦，所以地形起伏对降水的影响基本可以忽略。

随着城市化发展，双累积曲线逐渐偏离对角线，斜率也有增大的趋势，主汛期的变化更为明显。如果以城市降水量与郊区降水量的比值表达增雨系数，1999～2007年城市化发展速度较快的阶段，处于城市发展速度较快的江湾站增雨系数1979～1998年为1.03，而1979～2007年的增雨系数达到了1.101。比较年度主汛期增雨系数，1979～1990年为1.06，而1979～2007年达到了1.31。

上海地区的降水主要集中在5～9月，降水量超过全年降水量的60%，而在主汛期7月和8月，占汛期降水的50%。1979～1990年主汛期降雨量占全年降水的28%，1979～2007年主汛期降水量占全年的31%。从降雨类型上看，小雨一般发生在非汛期，城市热岛效应比较弱，城市对降水阻碍作用使得大量降水减少，城市凝结核没有足够的水汽输送，积雨云很容易被风吹散，所以城市化对小雨的影响并不明显。相比之下，城市化发展对暴雨的影响非常明显，上海处于长江中下游地区，春夏季节交替和大气环流，使得雨带位移，六月份雨带稳定在江淮流域形成雨量集中时间较长的雨季。梅雨季节雨量不定，空气湿度大，总雨量占到年雨量的20%以上。

2.3 影响总结

城市化发展对降水的影响机制比较复杂，最主要的影响因素还是城市热岛效应和凝结核。城市化发展对含水量影响较为明显，城市建筑的增多使得储热增加，人类活动释放大量的热，城市变成一个巨大的热源，整体看来要比郊区的气温高，形成城市热岛。同时，城市化发展使得城市区域地面粗糙度发生巨大的改变，影响了气流从郊区向城市的运动，城市热源产生空气湍流，强风被减弱。伴随城市化的还有工业生产和污染，城市空气更为浑浊，空气溶胶浓度高，更利于凝结核的产生，也在一定程度上增加了城市降雨。

3 济南市城市化发展对汛期降雨特征的影响

3.1 济南市城市化发展的特点

济南市处于泰山与华北平原的交接山前平原，整体上呈现南高北低的地势。1976年以来，济南市进入城市化高速发展的时期，到2007年城市面积超过300平方公里，相比于解放初期的23平方公里增加了约13倍，城市人口相比于解放初期增加到超过300万。城市化发展城区建设面积以每年4.8平方公里的速度增加，人口以每年4.5万的速度在增加，经济发展也十分迅速。

3.2 城市化发展对汛期降雨量特征的影响

济南市汛期大约在6～9月期间，整体属于大陆性气候，暴雨分布不是很均匀，但时程的分布更加集中。1917年以来的降水数据可以看出6～9月的降水量超过全年的75%，期间7月和8月雨量占到全年的53%。

1977～2007年，城市、郊区雨量积累曲线很好地表现出城市与郊区雨量增长的差异，城市降雨增加更为明显，城市与郊区增长的差异高达15%。从地势上分析，降水趋势由西向东是增加大，主要原因可能是城市建筑对水汽的阻挡作用。城市化发展使得汛期降雨量双累积曲线逐渐偏离对角线，更加直观地说明城市化发展与汛期雨量有直接的关系。

通过城市与郊区同期降雨等级的对比我们发现，一般降雨城市要比郊区多9%以上，暴雨及特大暴雨城市要比郊区多出约22%，这说明城市发展不仅对降雨量有明显的影响，还对降雨空间和频次有较大影响。最主要的原因还是城市热岛效应和阻碍效应，城市发展和人为活动使得城市汛期降雨有较大的增加。

3.3 影响分析

济南市城市化发展前后对比，年雨量显著增加，21世纪以来平均降水量比20世纪70年代平均降水量高出约17%，城市汛期降水量也明显高于郊区降水量。城市化发展不但增加了城市降水量，还增加了降雨的频次，降雨强度也有了明显的变化，整体上呈现出暴雨次数城市高于郊区。影响这些降雨特征的因素有很多，城市化发展对环境的影响也是多方面的，各方面的影响之间的联系也是错综复杂的，对于降雨特征的影响还有待于进一步的研究。

参考文献

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作者简介：孙元杰（1985-），男，河南郑州人，河南省郑州水文水资源勘测局助理工程师。

（责任编辑：黄银芳）