城市化發展對汛期降雨特征的影響

摘要：城市化發展使土地格局產生巨大的變化，而土地變化也對區域內的氣候產生一定影響，形成城市化氣候。這種氣候對多項氣候特征都有直接影響，尤其是降水特征的變化。城市化前后降水量有著明顯的增加，增幅甚至可以達到約5%，汛期與非汛期的降水分布也呈現出從城市向周邊遞減的趨勢。文章就城市化發展對降雨特征的影響展開了討論。

關鍵詞：城市化發展；汛期；降雨特征；氣候特征；環境影響 文獻標識碼：A

中圖分類號：P461 文章編號：1009-2374（2015）25-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.046

城市化是社會進步的必然，人口不斷增加，城市規模也在不斷擴大，自然資源的壓力也越來越大。城市化發展對氣候特征的影響是多方面的，這些影響也關系到城市發展和人類生產活動。城市化發展中人類的活動和對自然的改造，使得城市周邊環境產生一定的變化，從而影響城市的氣溫、輻射量以及降水。下面筆者就從三個城市的降水特征變化來分析城市化發展產生的影響。

1 蘇州市城市化發展對降雨特征的影響

1.1 蘇州市城市化發展的特點

蘇州市的城市化發展比較有特點，是從20世紀80年代從蘇州小鎮逐漸發展而來，城區的城市化進程比較平緩。蘇州市處于典型的平原水網地區，受到太湖流域的影響，河網占全市面積的40%以上。蘇州市城市化最主要的表現是人口增長，尤其是非農業人口的增加。其次就是城市建設規模不斷擴大，工業建筑、居住建筑等占地面積不斷增加。相比于20世紀50年代的城區，2000年城市面積增長了6.2倍，工業產值增長超過90%。蘇州市之所以有如此之快的城市化發展速度，主要還是因為1978年改革開放，工業化發展提速，促進城市發展。

1.2 蘇州市城市化發展對降水特征的影響

從城區與郊區的橫向對比我們可以看出，臨近城區的地方城市化發展速度相對較慢，是良好的參考點。蘇州市整體的地形是相對平坦的，丘陵只占到不足3%，所以做橫向比較時地形對降雨的影響基本可以忽略不計。從蘇州市發展歷史來看，主要有兩個階段：（1）1953～1977年，城市化發展速度相對緩慢；（2）19783～2000年，城市化發展十分迅速。

如果以城市降水量與郊區降水量的比值k表達城市化對降水量的影響程度，1953～1977年平均汛期降水量增長系數大約為1.05，而1978～2000年增長系數達到了1.09，通過這一數據的比較可以看出城市化確實對降雨有一定的影響。汛期降雨多是對流性降雨，其雨量增加最主要的原因應當是城市熱島效應，而城市化凝結核增加對降雨的影響并不是非常明顯。

從降雨類型方面進行比較，1953～2000年48年間，暴雨發生次數明顯增加，城鄉暴雨差異也尤為突出。城市和郊區的橫向對比中我們也能看到，城市暴雨概率要比郊區暴雨概率大15%左右。暴雨次數增加主要原因是城市化發展，使得城市熱島中心熱氣流上升，遇到了大量的凝結核，城市上方運量也比相鄰地區上空運量大。

1.3 影響總結

（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）城市化發展明顯影響了汛期最大雨量的發生頻率；（3）城市化對暴雨發生次數影響最為明顯。蘇州處于太湖平原，地理條件比較特別，城市化對降雨區域內分配呈現集中趨勢。

2 上海市城市化發展對降水的特征影響

2.1 上海城市化發展的特點

上海市城市化發展主要開始于19世紀中期，到1978年城市化發展開始顯著加快，城市化特征也越發明顯。1978～2007年，非農業人口增加大約30%，農業產值的比重由原來的4%下降到0.8%，城市面積更是增加了6倍。城市建設方面，高層建筑數量超過4000幢，處于世界城市建設水平前列。截止到2007年，上海城市化水平高達88%，是我國城市化最高的城市。

2.2 上海市城市化發展對降水特征的影響

為對比城市化發展對降水特征的影響，選擇了城郊的江灣雨量站和農村地區的夏字圩站。江灣站處于發展較快的城市副中心，而夏字圩站則處于城市發展較慢的農村地區。從地形上進行橫向比較，上海處于平原地域，河網較為豐富，整體地勢較為平坦，所以地形起伏對降水的影響基本可以忽略。

隨著城市化發展，雙累積曲線逐漸偏離對角線，斜率也有增大的趨勢，主汛期的變化更為明顯。如果以城市降水量與郊區降水量的比值表達增雨系數，1999～2007年城市化發展速度較快的階段，處于城市發展速度較快的江灣站增雨系數1979～1998年為1.03，而1979～2007年的增雨系數達到了1.101。比較年度主汛期增雨系數，1979～1990年為1.06，而1979～2007年達到了1.31。

上海地區的降水主要集中在5～9月，降水量超過全年降水量的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%。從降雨類型上看，小雨一般發生在非汛期，城市熱島效應比較弱，城市對降水阻礙作用使得大量降水減少，城市凝結核沒有足夠的水汽輸送，積雨云很容易被風吹散，所以城市化對小雨的影響并不明顯。相比之下，城市化發展對暴雨的影響非常明顯，上海處于長江中下游地區，春夏季節交替和大氣環流，使得雨帶位移，六月份雨帶穩定在江淮流域形成雨量集中時間較長的雨季。梅雨季節雨量不定，空氣濕度大，總雨量占到年雨量的20%以上。

2.3 影響總結

城市化發展對降水的影響機制比較復雜，最主要的影響因素還是城市熱島效應和凝結核。城市化發展對含水量影響較為明顯，城市建筑的增多使得儲熱增加，人類活動釋放大量的熱，城市變成一個巨大的熱源，整體看來要比郊區的氣溫高，形成城市熱島。同時，城市化發展使得城市區域地面粗糙度發生巨大的改變，影響了氣流從郊區向城市的運動，城市熱源產生空氣湍流，強風被減弱。伴隨城市化的還有工業生產和污染，城市空氣更為渾濁，空氣溶膠濃度高，更利于凝結核的產生，也在一定程度上增加了城市降雨。

3 濟南市城市化發展對汛期降雨特征的影響

3.1 濟南市城市化發展的特點

濟南市處于泰山與華北平原的交接山前平原，整體上呈現南高北低的地勢。1976年以來，濟南市進入城市化高速發展的時期，到2007年城市面積超過300平方公里，相比于解放初期的23平方公里增加了約13倍，城市人口相比于解放初期增加到超過300萬。城市化發展城區建設面積以每年4.8平方公里的速度增加，人口以每年4.5萬的速度在增加，經濟發展也十分迅速。

3.2 城市化發展對汛期降雨量特征的影響

濟南市汛期大約在6～9月期間，整體屬于大陸性氣候，暴雨分布不是很均勻，但時程的分布更加集中。1917年以來的降水數據可以看出6～9月的降水量超過全年的75%，期間7月和8月雨量占到全年的53%。

1977～2007年，城市、郊區雨量積累曲線很好地表現出城市與郊區雨量增長的差異，城市降雨增加更為明顯，城市與郊區增長的差異高達15%。從地勢上分析，降水趨勢由西向東是增加大，主要原因可能是城市建筑對水汽的阻擋作用。城市化發展使得汛期降雨量雙累積曲線逐漸偏離對角線，更加直觀地說明城市化發展與汛期雨量有直接的關系。

通過城市與郊區同期降雨等級的對比我們發現，一般降雨城市要比郊區多9%以上，暴雨及特大暴雨城市要比郊區多出約22%，這說明城市發展不僅對降雨量有明顯的影響，還對降雨空間和頻次有較大影響。最主要的原因還是城市熱島效應和阻礙效應，城市發展和人為活動使得城市汛期降雨有較大的增加。

3.3 影響分析

濟南市城市化發展前后對比，年雨量顯著增加，21世紀以來平均降水量比20世紀70年代平均降水量高出約17%，城市汛期降水量也明顯高于郊區降水量。城市化發展不但增加了城市降水量，還增加了降雨的頻次，降雨強度也有了明顯的變化，整體上呈現出暴雨次數城市高于郊區。影響這些降雨特征的因素有很多，城市化發展對環境的影響也是多方面的，各方面的影響之間的聯系也是錯綜復雜的，對于降雨特征的影響還有待于進一步的研究。

參考文獻

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作者簡介：孫元杰（1985-），男，河南鄭州人，河南省鄭州水文水資源勘測局助理工程師。

（責任編輯：黃銀芳）