前言

联合国政府间气候变化专门委员会第五次科学评估报告指出，人类活动造成了地气系统辐射强迫改变，显著地影响了20世纪以来的全球气候。城市化对天气和气候变化产生了重要影响。一方面，城市化造成的土地利用/土地覆盖的变化不仅会产生显著的城市热岛效应，还会改变城市及其周边地区的降水分布，并影响对流系统的形成和发展；另一方面，城市的工业污染、汽车尾气排放产生的气溶胶粒子同样会影响城市及其周边地区的天气气候和水循环。一些氧化性气体（如臭氧）和细颗粒物（如硫酸盐、硝酸盐、黑碳等）可以影响辐射传输过程，改变大气边界层的结构，以及边界层与自由大气的物质和能量交换（直接效应）；也可以充当云凝结核改变云的物理和辐射特征，从而影响城市及其周边地区的降水（间接效应）。目前，城市化所引起的天气气候变化，尤其是区域性气候变化，日趋成为21世纪备受国内外关注的研究课题，其中城市化对降水的影响则是城市化效应的热点问题。

我国东部地区土地利用快速扩张、能源消耗高度集中，已成为世界上城市化进程最为迅速的地区，形成了以京津冀、长三角、珠三角为代表的三个特大城市群。大规模城市化进程伴随的土地利用/土地覆盖变化和大气污染已给我国经济社会发展带来了巨大的环境压力。而中国东部地区位于全球最为活跃的东亚季风区，是全球气候脆弱区之一，近年来强降水等极端天气气候事件时有发生，给城市带来了巨大的物质和财产损失。本书主要通过开展数值模拟试验，研究了我国东部地区城市化效应对天气气候的影响机理，比较了城市土地类型改变和气溶胶浓度增加对温度、短期强降水以及极端降水概率的影响。城市热岛效应造成城市夏季平均温度增加了1.49℃，热浪天数平均每年增加3.7d。气溶胶浓度增加吸收太阳辐射，对近地面温度起到降温作用，但是与城市热岛效应相比，降温幅度较小。受城市群影响，强降水系统推迟发展，但是降水强度更强，这是由于城市表现为干暖中心，不利于水汽输送，推迟了强降水的形成和发展。城市热岛效应导致地面温度增加，粗糙度增大，有利于地表辐合并造成午后极端降水增多。而气溶胶浓度增加吸收了更多的太阳辐射，使得大气增温而地面降温，导致大气稳定度增强，最终导致城区以及下风向地区极端降水概率减小。

本书共分为6章。第1章论述了城市化对天气气候变化的影响在国内外的研究进展以及开展该领域研究的方法；第2章和第3章分别以我国京津冀和长三角地区为例，详细介绍了我国主要城市群的城市化效应对夏季强降水的影响；第4章比较了城市化所造成的土地利用变化和人为气溶胶对城市夏季强降水的影响；第5章主要介绍了长三角城市群的气候效应及其形成机制；第6章介绍了中国东部城市群的气候效应，并重点分析了其对降水的影响。

在本书的编写过程中，参考了大量的国内外文献，资料十分庞杂，疏漏之处在所难免，在此向所有的文献作者表示由衷的感谢。由于作者水平有限，书中难免存在诸多不完美之处，恳请读者批评指正。