城市化对太原暴雨变化的影响

利用太原1981—2016年城市化发展与7个国家气象站降水资料、59个区域气象站2008—2015年气温、降水资料,分析了城市化与暴雨时空分布变化的关系及其影响机理。结果表明:(1)近36 a来,太原暴雨具有明显的局地性和年代际特征。太原单站暴雨日数占总暴雨日数的61. 4%,1990年代较1980年代局地暴雨日数增加较快; 1990年代中期以后,区域性暴雨的日数快速增多,范围扩大。1980—2010年代,城区暴雨明显多于县区,降水时间更集中,且城区暴雨东、西部存在明显差异。(2)太原城市化各项发展指数与短时暴雨发生频次均存在显著正相关,而城市人口增长和空间的扩大使得暴雨显著增多。(3)城市化使中心城区成为明显的热岛,城郊间的温度梯度增大。城市热岛的存在,使中心城区大气层结较其他区域更加不稳定,热力强迫在城区产生的中尺度热低压或边界层辐合线有利于触发强对流,从而产生短时暴雨。另外,在天气尺度背景下,热岛平均扰动场通过与偏东风(盛行风)相互作用,使得边界层平均热力稳定度在城区东部减小、西部增加,太原三面环山的地形结构强化了城区与山区间的温度梯度,使得城区东部雨强加大、短时暴雨易发。城市摩擦效应通过延长天气系统在城区滞留时间,也增大了城区暴雨的发生概率。