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丁一汇院士:气候变化与城市化效应对中国超大城市极端暴雨的影响

丁一汇

     丁一汇,中国工程院院士,现任中国气象局气候变化特别顾问,中国气象局国家气候中心研究员,世界气象组织东亚季风研究委员会主席,水利部应对气候变化研究中心专家委员会委员,政府间气候变化委员会(IPCC)第一工作组联合主席,世界气候研究计划(WCRP)联合科学委员会执行理事,英国皇家气象学会国际气候杂志编委,中国气象学会与中国海洋学会常务理事。


      中国气候经历了两次快速上升和两次平缓的变化,与全球气候变暖一致。在这样一个大背景之下来研究中国极端气候的变化是十分有意义的。基于我国中东部地区水文、气象资料,利用表征极端降雨强度的每小时降雨量数据研究气候变化对我国超大城市极端暴雨的影响,结论表明暴雨的台站数在不断地增加,暴雨的面积范围在不断地扩展,小时降雨极强的暴雨点也在不断地扩大,降雨强度显著增加。以上海和广州为例,研究组研究了中国沿海超大城市暴雨、气候变化和城市化的关系。


      上海地处长江入海口,是长江经济带的龙头城市,为我国沿海超大城市。分析上海市11个基本站1981—2014年小时降雨量观测数据以及同期城市化因子的变化,不难得出结论:小时降雨量呈现不断上升的趋势,与温度变化基本保持一致;同时,上海城市化的因子也在不断发生着变化。由于人口的不断膨胀,城市化的第一个指标人口密度在增大,并且目前的柏油路、建筑物等代替了原有的生态系统,众多指标的改变说明城市化进程在加快。根据数据分析结论,总结得出3点变化:小时降雨量统计数据呈现出“雨岛”现象,无论是降雨强度还是频率,最大中心集中在上海市中心城区,向城区外不断地减少;最大、最强小时降雨发生时间不断前移,即由原来的深夜往前移到17点到22点之间,换句话说,下班时间也是暴雨频发和最强暴雨发生的时间,由此又产生了严重的交通拥挤现象;突发性降雨增多(即3小时之内突然发生,并且在3小时之内突然消失的降雨),基本上占了上海市的1/2,这就增加了天气预报的难度,对于这种不确定性较强的降雨,目前的预报能力是非常有限的。


      广州为另一个中国南部的超大城市,地处珠江三角洲中北缘,珠三角都市圈的核心,是海上丝绸之路的起点之一。与上海相似,广州市的“热岛”效应十分明显。根据1976—2008年城市增温量统计数据,广州市最高增温将近0.67℃,即城市中心地区比周边地区的温度平均要高0.6℃,表明广州市的“热岛”强度在不断增加。统计广州市1961—2017年小时降雨量观测数据发现,与上海市相同,最大小时降雨强度随时间呈现增加的趋势,20世纪70年代,小时降雨强度大约为70毫米,80年代为77毫米,到了90年代变为98毫米,而现在已经突破100毫米。


      根据以上两个例子,不难发现气候变化、城市化和城市极端暴雨之间的关联。研究表明,上海市的温度变化和全球的温度变化趋势一致,上海市的暴雨频率和全球的温度变化呈现出近于线性变化,城市“热岛”和“雨岛”相关度也较强,说明气候变暖影响大城市的降雨强度和频率,“热岛”效应加速城市上空水汽输送、对流旺盛,并向城市中心或热岛中心集中,导致城市极端暴雨的发生。总之,在人类活动和自然因素的影响之下,中国沿海超大型城市暴雨发生的频率、区域范围、日数和强度都发生了明显的变化。




 

 

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 文章来源:《中国防汛抗旱》2018年2期

 

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