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随着全球气候的日益变暖,极端天气频频发生,灾害性的天气给广大民的生命和财产造成巨大的损失。目前的气候变化与人类活动有着密切的联系,其中城市化是人类活动最突出的表现之一。城市化引起的局地气候效应,导致了局地气候发生异常的改变,出现了城市的“热岛、雨岛及干岛”等气候效应。由于人类的活动,城市带(圈)的气候变化更加复杂多变,一方面受到全球气候变化的影响,即气候系统变化的影响,另一方面是受到人类活动和过度开发导致的局地气候变化的影响,即城市化带来的气候变化影响。如何分离城市化带来的城市带(圈)气候变化是国内外比较关心的技术,城市圈边缘的郊区或乡村由于远离城市区,受城市化带来的局地气候变化影响小,因而可以作为城市化气候效应的对比站。本文以合肥城市为中心的合肥城市圈为例,利用城市人口数据、社会经济数据和夜晚灯光数据,选取典型城市站点和与之作对比的郊区站点,采用城郊对比法(即“UMR法”),将1980-2017年经筛选、均一化处理过的逐日日平均气温、日最高气温、日最低气温、降水、相对湿度等资料,定量计算出各要素的城市化影响和城市化贡献率,分析城乡各要素变化趋势的差异,并对各要素变化趋势的空间分布进行分析;进一步以合肥为例,利用主成分分析,求出城市化综合指数,并与各气象要素进行数学模型模拟分析,以揭示城市化与区域气候变化的关系。得到如下结论:(1)城市化对气温的时间分布的影响在合肥城市圈发展过程中,城市化对气温方面的影响主要表现在,城市化对合肥城市圈的城市站的年平均气温、年平均最高气温有较明显增加的作用,对年平均最低气温相对郊区有降低的影响,通过采用城、郊对比法(UMR)得出,城市化对年平均气温、年最低气温和年最高气温的增温率分别为0.12℃/10a、-0.05℃/10a和0.24℃/10a,增温贡献率为21%、-11%和39%。合肥城市圈城市化对城市站的四季气温影响如下:除秋季以外,城市化都使平均气温增加;合肥城市圈城市站四季的平均最高气温均呈现出增加的趋势。而平均最低气温则是秋季和冬季处于增加,春季和夏季呈现下降趋势。对合肥城市圈气温进行突变检测时,年平均气温突变主要发生在城市发展的慢速期(1980-2000年)期间,具体年平均气温的突变年份为1985年;年最低和年最高气温突变都发生在城市发展快速期(2001-2017年),具体年平均最低气温的突变年份为2013年及年平均最高气温的突变点是从2010年开始。(2)城市化对降水和相对湿度的时间分布的影响城市化对总降水量的影响主要表现在:在城市发展慢速期(1980-2000年)年降水量呈现下降趋势,在城市发展快速期(2001-2017年)呈现明显上升倾向。年降水量的城、郊对比(UMR)序列也呈现出不太明显的增长,但其在2010年以后明显增加。四季降水量则表现为,夏、秋季增加,春、冬季减少的趋势;城市化对降水天数的影响主要表现为:年降水天数明显下降,四季降水天数中,除了冬季降水天数稍微有所增加外,其三个季节都是明显下降。合肥城市圈年和四季降水量的周期变化主要存在准2-4a、4-8a和8-16a的尺度周期。年降水量的周期变化主要是准2～4a小尺度的周期震荡为主。四季降水量的周期变化具体表现为:春季降水量和年降水量周期变化一样,也是以准2～4a的小尺度震荡比较显著;夏季和冬季的降水周期震荡主要以准2a周期最为显著,波动相对比较频繁。秋季相对以准8a周期震荡更显著一些。城市化对相对湿度的影响主要是:合肥城市圈城市化对城市站的相对湿度的影响比较明显,年和四季相对湿度及城郊对比(UMR)序列均呈现下降倾向,秋季和冬季更加明显。城市的“干岛效应”显著。(3)城市化对气温的空间分布的影响城市化对气温的空间分布影响,主要表现为城市圈中心区城市站的增温率比较大,城市化贡献率也比较高,且随着城市化进程的不断推进,城市圈中心部位城市站的年平均气温和年最高气温的增速也愈发增大;相比城市站,郊区站的增速相对缓慢。(4)城市化对降水的空间分布的影响城市化对降水的空间分布影响比气温显著。年和四季标准化相对降水量的空间分布在1980-2000年和2001-2017年变化明显,年和秋季的相对降水量空间分布大体一致,随着城市进程不断推进,相对降水量偏多的站点向城市圈的中心集中;春季和秋季则向城市圈的东南方向集中;夏季则表现的不太明显。(5)城市化对年平均相对湿度的空间分布的影响合肥城市圈城市化不同时期,年平均相对湿度空间分布变化明显,城市发展慢速期(1980-2000年)时,年相对湿度高值区位于城市圈东南方向;城市发展快速期(2001-2017年),相对湿度高值区位于城市圈西北方向。(6)合肥城市发展不同时期与区域气象要素的曲线估计模型分析利用主成分分析的方法,计算出合肥城市发展综合指数,建立起城市发展综合指数与年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温,年降水天数、年降水量及年相对湿度的曲线估计模型。城市发展快速期较慢速期拟合明显,且与年相对湿度拟合效果最好,气温次之,降水最差。