近期，青海大学国家重点实验室索南看卓博士，以第一作者身份分别在气候学研究领域国际权威期刊《Weather and Climate Extremes》（中科院一区，TOP期刊）和《Journal of Climate》 （中科院二区，TOP期刊）上发表题为“Impact of urbanization on regional extreme precipitation trends observed at China national station network”与“Urbanization Signal in Long-Term Precipitation Trends Estimated Based on Observed Data of National Meteorological Stations over China Mainland”的研究论文。

城市化通过物理过程改变局地气候环境，也会显著影响地表气温、降水等关键气候要素的观测趋势。由于绝大多数气象观测站邻近城市区域，既往研究已证实城市化可解释约三分之一中国气温记录中的增温趋势。在降水方面，一般认为全球变暖通过热力过程以接近Clausius-Clapeyron的速率增强降水强度，因此人类活动（以温室气体排放为主）可能是增强陆地强降水的主要因素。然而，在区域和局地尺度上，受限于气候内部变率主导性、信噪比低及不同外强迫的协同/抵消效应，人类活动对强降水影响的证据有限，且空间异质性显著。

过去60年间，中国地区降水强度呈现显著增强趋势。尽管已有大量研究表明局地降水增强与气象站点周边快速城市化进程存在统计学关联，但就区域尺度而言，城市化进程对中国整体降水趋势的影响及其定量贡献亟待阐明。青海大学国家重点实验室索南看卓博士针对这一问题，系统评估了城市化对中国降水趋势及其时空格局的影响及其定量贡献，揭示了各类极端降水指标及其相关特性对城市化的响应。

进展一：中国区域降水的变化趋势中可识别出显著的城市化信号，并放大了降水由弱向强的非对称转变。

基于1960-2018年中国国家级气象站逐日降水观测数据，采用城市化强度分类方法，通过对比城市-背景降水变化趋势的差异，表明过去六十年期间区域降水指数的趋势估计中可识别出显著的城市化信号，即城市化显著增强了降水频次的减少趋势，以及降水强度及总量变化的增加趋势。随着台站周边城市化水平的提升，城市化对降水趋势的影响逐渐增强。定量估算结果显示，城市化效应至少贡献了降水长期增幅的10%，其中对强度的增强贡献可达13%。

图1. 国家级气象站与背景站点在年总降水日数、平均降水强度及总降水量（a-c）标准化距平的差值序列

城市化降水效应在暖季尤为突出，夏季降水强度的增幅中至少16%可归因于城市化影响。尽管从全国尺度看，城市化因素总体上抑制了降水频次，但在东南沿海地区却呈现出降水频次的正响应，且该区域城市化对频次变化的贡献率较高。值得注意的是，对于降水强度和降水量的变化而言，城市化对其的贡献在内陆地区表现得比东南沿海地区更为突出。

图2. 国家级台站年总降水日数（a,d）、平均降水强度（b,e）及总降水量（c,f）标准化距平变化趋势中城市化影响（a-c）及其贡献率（d-f）的空间分布

在次大陆尺度上，研究验证了城市化导致台站降水由弱向强的非对称转变。经标准化后的结果显示，城市化引起的弱降水减少较强降水增加更为显著。此类非对称变化在东南季风区表现明显，故不排除气候背景等其他因素的调节作用。此外，城市化降水效应增强了大部分分位点等级的降水强度，但对强降水事件（>90th分位）的影响未达到统计显著性水平。

图3.年总降水日数、平均降水强度及总降水量标准化值在不同分位数区间的趋势变化(左，a-c)，及其对应的城市化影响(右，d-f)

进展二：近六十年以来，中国极端降水增加的三分之一可归因于观测站周边城市化进程。

研究采用五项极端降水和降水极值指标（包括相对阈值定义的极端降水天数、降水量及强度，极端降水量的占比以及最大一日降水量），进一步评估了城市化对区域极端降水趋势的影响，结果表明：1）当前观测的极端降水数据序列中存在显著的城市化偏差，即城市化显著加剧了台站极端降水的变化趋势，解释了1960-2018年间极端降水趋势约三分之一的变化；2）与极端降水强度相比，城市化对极端降水频次变化的影响更为显著，并且影响及贡献率随极端降水等级的提升而增强（90th<95th<99th百分位）；3）东南季风区内陆区域的极端降水对城市化响应显著，即局地背景气候条件、天气类型对城市化诱发的极端降水演变可能具有一定调制作用；4）在所有极端降水指标中，城市化对最大一日降水量趋势的影响与城市热岛强度变化存在显著关联。

图4. 国家级气象站与背景站点各类极端降水标准化距平的差值序列（a-c：极端降水频次、强度、总降水量、降水量占比及最大一日降水量）

需特别指出的是，所选背景站均为各网格内城市化水平最低的观测站，而非完全未受城市化影响的站点，其降水观测序列仍可能受到城市化轻微影响，故以上量化的分析结果应视为保守估计。

在中国季风区，区域强降水变化对不同强迫的响应研究面临挑战。上述研究为次大陆尺度上提供了局地尺度人类活动导致的弱、强降水转变的观测证据，首次在中国东部季风区降水指标的长期趋势中识别出城市化影响信号。这说明根据当前台站降水观测数据分析获得的区域尺度研究结论还存在较大的不确定性。降水观测数据序列中的城市化偏差是造成这种不确定性的主要原因。未来研究需关注城市化等各类局地人类活动对降水观测的影响，客观分离不同空间尺度自然和人类活动因素对降水观测趋势的贡献。

本系列研究青海大学索南看卓博士为论文第一作者，其主要以城市气候、高原极端气候变化等为研究方向，中国地质大学（武汉）任国玉教授为通讯作者，来自国家气候中心、吉林师范大学等单位的研究人员为共同作者。研究得到国家重点研发计划项目、青海省自然科学基金青年项目以及国家重点实验室自主课题等科研项目的支持。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.wace.2025.100760

https://doi.org/10.1175/JCLI-D-24-0385.1