1. 引言
粤港澳大湾区作为新中国经济迅速发展的地区，城市规模扩张明显，产生的城市效应与各尺度天气系统相互调控制约，影响着该地区的天气和气候 [1] [2] [3] ，同时人们对城市天气预报准确率要求也越来越高，城市天气预报水平亟待提高。一般来说，城市化会引起热岛效应，其不透水地表使得城区湿度降低，城市粗糙度会减弱城区风速，这些变化会进一步引起局地环流和天气状况发生变化 [4] [5] [6] [7] 。相比于对气温、水汽和大气污染的影响，城市化对区域降水的影响仍是较有争议的课题之一，现有研究对城市效应降水的认识仍然较浅 [8] [9] [10] 。
在全球变暖的背景下，广东地区在过去几十年间城市区域降水的频次减少，总降水量却有所增多，主要由于小到中雨发生频次有所降低，但极端降水和暴雨均呈现增加趋势，表明广东地区强降水发生更为集中，并且城区强降水增加的趋势比郊区显著很多 [11] [12] [13] 。通过模式模拟结果发现，广东地区城市发展引起地表辐射平衡发生变化，导致感热通量的增加和潜热通量的降低，城市区域的增温和热岛环流的增强会使得更多水汽进入城市区域，从而引起城区极端降水的发生频次和强度均有所增加 [13] 。同时，由于城市发展引起的气溶胶导致降水速率增加20%，其中以增加对流降水为主 [14] 。另外，1979~2015年季风前华南地区降水城市区域增幅比非城区明显偏大 [15] 。城市强降水过程会造成交通瘫痪、断水断电、城市内涝、人员伤亡等严重问题。粤港澳大湾区作为华南沿海地区人力、经济、文化、医疗等资源中心，其天气气候影响到国计民生，研究其城市效应降水机制有利于提升城市预报水平、对未来城市建设和规划提供一定依据。
2022年6月22~23日，在切变线和西南低空急流的共同作用下，粤港澳大湾区出现了一次强降水过程，局部出现暴雨至大暴雨，多站出现100 mm以上的累积降水。基于该次强降水个例事件，本研究将结合台站观测数据和区域数值模式，通过改变土地利用类型，对该次降水过程中的城市效应进行模拟分析，探讨粤港澳大湾区现在和未来的城市规模对区域强降水的影响，并揭示其中物理机制，为城市群对降水的影响研究提供个例分析案例。
2. 资料和方法
2.1. 资料
本文选取2021年6月22~23日的站点观测降水量数据对模拟结果进行验证评估，该资料来源于中国气象数据共享网提供的地面日值资料数据集，时间分辨率为1小时。模拟试验的初始和边界条件均来自于欧洲中心提供的再分析数据集ERA5，其水平分辨率为0.25˚ × 0.25˚，时间分辨率为6小时，选取数据时间范围为2021年6月21日00时~24日00时(世界时，下同)。本文采用的土地利用类型数据来自于来源于资源环境科学数据注册与出版系统(https://www.resdc.cn)提供的中国多时期土地利用遥感监测数据集(CNLUCC)，该数据集基于美国陆地卫星Landsat遥感影像，通过人工目视解译构建得到，覆盖了全国的陆地区域，比例尺为1:100,000，空间分辨率为1 km × 1 km，一级和二级土地利用分类综合评价精度均达到90%以上 [16] 。本文使用的是1990年和2020年粤港澳大湾区土地利用栅格数据，其分布如图1所示。
Figure 1. The land use type in the GBA: (a) 1990; (b) 2020
图1. 粤港澳大湾区土地利用类型分布：(a) 1990年；(b) 2020年
2.2. 模拟区域与试验设计
Figure 2. (a) Elevation in the domain (unit: m); Urban grids in (b) URB1990, (c) URB2020 and (d) URBMAX runs
图2. (a)模拟区域海拔高度(单位：m)；以及(b) URB1990、(c) URB2020和(d) URBMAX试验中城市格点分布
本研究采用了区域气候模式WRF (The Weather Research and Forecasting Model)的4.2版本对本次降水过程进行模拟分析。WRF模式是一种完全可压非静力模式，垂直方向采用地形跟随坐标系，水平交错格点采用荒川-C网格，是集数值天气预报、大气模拟及数据同化于一体的模式系统。该模式应用范围可从几米到几千公里，主要用于理想化实验、数值天气预报、天气过程分析、区域气候和季节尺度研究、数据同化、空气质量、风能评估、水文等研究 [17] 。WRF中耦合的城市冠层模式SL-UCM (Single-layer Urban Canopy Model)是一种单层城市冠层方案，简化了楼房的几何结构，假设城市下垫面所有建筑物具有相同的形态特征，在其中考虑了建筑物阴影、辐射反射和吸收，规定了指数风廓线，考虑了人为活动所产生的热量，按照土地利用类型将城区划分为三种类型，对于每一种城市类型，设定统一的建筑物高度、人工加热强度、屋顶和道路宽度和朝向、粗糙度、反照率等 [18] 。
本研究对2022年6月21日00时~24日00时进行了共72 h的模拟积分，其中前24 h作为spin-up时间，之后的48 h数据用于结果分析。采用的初始和边界条件均为ERA5数据，每6小时进行一次更新，输出结果则设置为每3小时一次。所有试验均采用两层嵌套方案设计，中心经纬度为113.8˚E，23.0˚N，其中第一层嵌套水平分辨率为15 km，格点数63 × 62；第二层嵌套包含了粤港澳大湾区9个地级市，水平分辨率为5 km，格点数106 × 76，模拟区域如图2(a)所示。模式设置垂直分层为33层，顶层气压为50 hPa，时间步长为90 s。模拟试验采用的参数化方案分别为：Dudhia短波辐射、RRTM长波辐射、UW边界层、CAM5.1微物理、Noah陆面过程、KF积云对流(仅外层使用，内层则关闭)方案以及SL-UCM城市冠层方案。
本研究共进行了三组试验，前两组试验分别将1990年、2020年土地利用数据对应到模式网格点上进行模拟试验，其城市区域分布如图2(b)~(c)所示。第三组试验则是根据《广东省国土规划(2016~2035年)》中“广东省适宜建设开发空间分布”，将2020年土地利用类型中的农田区域替换成了城市区域(图2(d))，来模拟城市规模最大化对强降水过程的影响。三组试验分别命名为URB1990、URB2020和URBMAX试验。将URB2020和URBMAX试验的结果分别减去URB1990试验结果，可以分析得到粤港澳大湾区现城市建设以及未来城市建设最大化对强降水个例事件的影响。另外，URB2020试验结果也用于模拟方案的评估验证。
3. 粤港澳大湾区城市发展对降水过程的影响
3.1. 降水分布
图3(a)给出了粤港澳大湾区2021年6月22~23日观测的强降水累积量分布状况。可以看出，本次降水大值区主要落于珠江口的西侧、珠海和澳门一带，最大可达190 mm，另外在佛山北部、江门西部也出现了100 mm以上的累积降水，日平均降水达到暴雨级别，其他大部分区域则出现了50 mm以上的降水。对比图3(b)~(d)可以发现，由于只有URB2020试验采用了最能反映目前粤港澳大湾区真实情况的土地利用数据，因此该试验结果与观测的降水分布最为接近(图3(c))。URB2020试验模拟的降水大值中心出现在珠海市邻近海域，与观测的大值中心位置接近但略微偏南，并且在佛山市与广州市交界处出现了次大值中心，与观测的情况相符。但该试验模拟的降水量级偏大，珠海澳门一带出现了220 mm左右的降水，佛山与广州交界处降水量则达到了200 mm以上。总体而言，URB2020试验可以反映真实的降水分布状况，表明WRF模式和本文采用的试验设计对该区域降水模拟有一定的适用性，模拟结果相对可靠。其他两组试验模拟的降水分布则与观测结果和URB2020试验结果有明显的不同。其中URB1990试验模拟的降水大值区域主要出现在了珠海、广州和江门，三个大值区量级约在150 mm；而URBMAX的降水大值出现在了佛山和肇庆的交界处，珠海附近则成了次大值中心区域。三组试验模拟的降水结果表明采用真实的土地利用类型才能合理地模拟出实际降水分布，并且土地利用类型的改变对降水的分布有明显的影响。
图3(e)~(f)分别给出了URB2020、URBMAX试验与URB1990试验模拟的降水差值分布，即不同的土地利用变化对降水的影响。可以看出，相比于URB1990试验，城市扩张明显改变了粤港澳大湾区的降水分布。URB2020试验模拟的降水主要变化出现在环绕珠江口的陆地区域，也就是自然下垫面大范围转变为城市下垫面的主要区域。大部分城市区域及其周边出现了降水增多的现象，最大可增加135 mm左右，日平均降水改变量达到了暴雨级别；而在珠江口北侧即广州南部、东莞、惠州南部附近则出现东西向的降水减少带，最大减少量达125 mm以上。URBMAX试验模拟的降水在肇庆东南区域出现了180 mm以上的正距平，在广州南部、东莞、惠州南部一带出现了与URB2020试验里类似的负距平大值区，最多减少了约140 mm，且负距平区域进一步扩大。在主要的城市扩张区域，降水同样有所增多，最大增量约为60 mm。从降水变化分布中可以看出，在主要的城市扩张区降水以增加为主，被城市环绕的郊区则容易出现降水的明显减少。现城市扩张的程度可以使得降水的增多量达到暴雨以上级别，当城市区域进一步扩大，城区降水增量有所减少。
Figure 3. Precipitation amount (unit: mm) during 22~23 June, 2023 from (a) observations, (b) URB1990, (c) URB2020 and (d) URBMAX runs over the GBA; and their differences between (e) URB2020, (f) URBMAX and URB1990 runs, the dotted area are urban grids
图3. 2021年6月22~23日(a)观测、(b) URB1990、(c) URB2020和(d) URBMAX试验中粤港澳大湾区累积降水量(单位：mm)分布；以及(e) URB2020、(f) URBMAX试验与URB1990试验降水量差值分布，其中打点区域为城市
另外，URB2020和URBMAX两个试验中靠近陆地的海域上降水格局也发生了明显的改变，可能是由于城市扩张引起环流发生变化，而海面水汽充沛，气流的微弱变化也能够对降水分布产生较大的影响。本研究中更关注陆地城市区域降水的变化，以下分析以城市区域为主，近岸海域和郊区的降水变化则不作过多分析。
3.2. 热力条件
Figure 4. Differences between (a~c) URB2020, (d~f) URBMAX and URB1990 runs in: (a, d) sensible heat flux (unit: W⋅m−2), (b, e) 2 m air temperature (unit: ˚C), and (c, f) planetary boundary layer height (unit: m)
图4. (a~c) URB2020、(d~f) URBMAX试验与URB1990试验之间地面气象要素差值分布：(a、d)感热通量(单位：W⋅m−2)；(b、e) 2米气温(单位：℃)；(c、f)边界层高度(单位：m)
城市复杂的下垫面情况首先会改变地表对热量的吸收和释放，从而改变大气边界层结构和对流活动，对降水产生一定的影响。图4给出了URB2020和URBMAX两个试验与URB1990试验模拟的感热通量、2 m气温和边界层高度的差值分布。由于城市人类活动排放的热量、地表反照率的降低和城市结构对辐射的多次反射吸收，城市地表容易吸收更多热量而升温，从而使得感热通量有所增加。URB2020和URBMAX试验中感热通量的增加主要集中城市区域，增加量基本在30~50 W⋅m−2之间，其中URBMAX试验中最大增量可达到80 W⋅m−2左右，城市以外的区域感热变化较小。感热通量的增加使得地表向城市大气输送了更多的热量，引起2 m气温的升高，URB2020和URBMAX试验中增温幅度分别在0.2~0.9℃和0.4~1.8℃之间，均形成了“城市热岛效应”。另外，URB2020试验增温的范围基本在城市区域，周围郊区气温有增有减，而URBMAX试验中除了城市区域，周边大部分郊区也出现了+0.5℃左右的增温现象。可见当城市区域进一步扩大后，尽管单位面积向上输送的感热增量变化不大，但总体引起的升温更强烈，并且影响的范围更广，热岛效应也更为显著。感热的增加和气温的升高有利于对流活动的发展，使得边界层高度升高。URB2020试验中边界层高度升高了50~180 m，URBMAX试验中边界层高度普遍升高100 m以上，并且越往北边界层高度的增加越明显，最多可达到240 m以上。综上所述，从热力条件来看，城市的发展增加了地表向大气输送的感热，使得低层大气增温，加强了对流活动和边界层的发展，有利于降水的发生和加强。
3.3. 水汽条件
城市下垫面植被覆盖少、不透水层多，会使得地面蒸发的水汽减少，同时城市增强的湍流通量和引起的环流变化等也会改变高空水汽含量，进一步影响到降水格局。图5给出了粤港澳大湾区不同城市建设对降水过程中水汽含量的影响。可以发现，URB2020和URBMAX两个试验中城市近地层水汽均有所降低，并且可以影响到周围郊区(图5(a)~(d))。URB2020试验中，2 m比湿降低了0.2~1 g⋅kg−1，而在URBMAX试验中，大部分城市区域的2 m比湿降低了1.5 g⋅kg−1以上，并且北部水汽降低比南部更加明显。2 m比湿的降低除了由于地面蒸发减少以外，还因为城市下垫面相比于自然下垫面粗糙度增加，湍流有所加强，通过湍流向上输送的水汽也随之增加，从而导致城区近地面湿度的降低，形成“城市干岛效应”。而到了700 hPa高度，两个试验中大部分城区上空出现了水汽增多的现象，其中URBMAX试验中增加的水汽相对URB2020试验较少。中层湿度的增加可能一方面由于地面湍流活动的增强将更多地面水汽输送到了高空，另一方面则是来自于中高层的水汽水平输送，从而在中层形成“湿岛效应”。低层水汽减少，中层水汽增加，上下层水汽的变化使得城市上方可降水量在URB2020试验中基本为增加，而在URBMAX试验中则总体减少、部分区域有所增加。
另外可以发现的是，URB2020试验中可降水量差值分布与降水差值分布接近，表明在此次降水过程中城市效应对降水的改变与水汽柱的变化密切相关。而URBMAX试验的可降水量变化分布与降水并不十分一致，比如广州与佛山交界处可降水量有所减少，降水却略有增加，与700 hPa水汽变化有所对应。两个试验间的差异表明了水汽的变化是引起降水变化的主要原因之一，但会受到不同层次水汽的影响。
Figure 5. Differences between (a~c) URB2020, (d~f) URBMAX and URB1990 runs in: (a, d) 2 m specific humidity (unit: g⋅kg−1), (b, e) specific humidity at 700 hPa (unit: 10−2 g⋅kg−1), and (c, f) precipitable water (unit: kg⋅m−2)
图5. (a~c) URB2020、(d~f) URBMAX试验与URB1990试验之间水汽差值分布：(a、d) 2米比湿(单位：g⋅kg−1)；(b、e) 700 hPa比湿(单位：10−2 g⋅kg−1)；和(c、f)可降水量(单位：kg⋅m−2)
3.4. 垂直运动
除了水汽因素，垂直运动也是降水发生的必不可少的条件。图6给出了两个试验与URB1990试验之间不同高度的垂直速度差值分布。在URB2020试验中，城区上方850 hPa高度垂直上升运动以增强为主，有部分区域则出现了上升运动的减弱(图6(a))，而到了700 hPa高度，城区基本为上升运动的正距平区，郊区则出现了负距平区(图6(b))，其分布与降水的变化分布十分一致，表明这个试验中城区降水的增强主要为中层出现的异常上升气流。在URBMAX试验中，850和700 hPa高度均出现了上升运动的增强和减弱(图6(c)~(d))，除了广州与佛山的交界处，其他城区上升运动的变化基本与降水的变化一致，表明了降水的变化与中低层的垂直运动密切相关。
Figure 6. Differences between (a, b) URB2020, (c, d) URBMAX and URB1990 runs in vertical velocity (unit: m⋅s−1) at (a, c) 850 hPa and (b, d) 700 hPa
图6. (a、b) URB2020、(c、d) URBMAX试验与URB1990试验之间垂直速度(单位：m⋅s−1)差值分布：(a、c) 850 hPa；(b、d) 700 hPa
3.5. 大气垂直结构
以上分析可以发现城市规模的改变会对水汽、垂直运动等产生影`响，从而影响到降水的分布。为了进一步探究大气垂直方向的变化，本文对城市区域进行了气温、水汽含量、散度和垂直速度的区域平均垂直廓线分析。由于1990年城市区域较少，在以下做城市区域平均时并未剔除掉URB1990试验中的城市格点，如进行URB2020试验与URB1990试验的城市气温差值计算时为URB2020试验中城市格点的平均结果。
在URB2020试验中，城市热岛平均可以发展到1 km左右，边界层加热明显，最底层大气增温幅度超过0.2℃ (图7(a))，1 km往上则转为了“冷岛”。同时，在水汽含量方面，受地面蒸发减少的影响，城区上方1.5 km以下水汽有所减少，但到了1.5 km以上，城区出现了水汽增多的现象(图7(b))，与图5结果一致。可见近三十年来粤港澳大湾区城市扩张使得城区边界层出现了“干暖”的变化趋势，边界层以上则出现了“湿冷”的现象。而在风场方面，城区1.5 km以下出现了水平气流低空辐合、高空辐散的分布(图7(c))，对应了垂直上升运动的加强(图7(d))。1.5 km以上水平气流主要为辐合状态，垂直速度也有所增大，越到高层其增量越大，这与图6中垂直速度在不同高度的变化分布吻合。低层加热、中低层增湿及整层垂直上升运动增强均有利于降水发展，URB2020试验中城区降水出现了明显的增多。
而在URBMAX试验中，随着城市规模的进一步扩张，城区表现出了更为强烈的热岛效应和干岛效应。城区最大增温幅度可达到0.7℃以上，并且增温平均达到了2 km左右(图7(f))，使得边界层发展得更深厚(图4(f))。同时城区上方水汽含量均出现减少的变化趋势，越靠近地面水汽减少越多(图7(i))，中低层干暖现象显著。城区低层出现了辐合得水平气流，其上方则为辐散，到了3.6 km左右又转变为辐合(图7(j))。由于中层大范围的辐散气流，使得仅在边界层出现垂直上升运动增强，再往上垂直上升运动则有所减弱(图7(k))。总体而言，中低层强的热岛和低层增强的上升运动一定程度上有利于降水的发展，但水汽的减少会抑制城区降水，多方面影响相互抵消，最终在URBMAX试验中城区降水呈现了有增有减的分布，并且其变化量比URB2020试验要减弱许多(图3(f))。
Figure 7. Vertical profiles of urban averaged mean differences between (a~d) URB2020, (e~h) URBMAX and URB1990 runs in: (a, e) air temperature (unit: ˚C), (b, f) vapor humidity (unit: g⋅kg−1), (c, g) divergence (unit: 10−6 s−1), and (d, h) vertical velocity (unit: m⋅s−1)
图7. (a~d) URB2020、(e~h) URBMAX试验与URB1990试验之间关键区内城市气象要素差值的区域平均垂直廓线分布：(a、e)气温(单位：℃)；(b、f)水汽含量(单位：g⋅kg−1)；(c、g)散度(单位：10−6 s−1)；(d、h)垂直速度(单位：m⋅s−1)
4. 城市建设影响降水格局的物理机制
4.1. 不稳定机制
从图7中可以发现，尽管URBMAX试验中城市热岛效应更强，但并没有引起更强的垂直上升运动，反而热岛效应较弱的URB2020试验中上升运动被增强，配合中上层增多的水汽，从而引起了更多的降水发生在城市。通过进一步的研究发现，两者的区别主要来自于城市激发的大气不稳定机制。垂直上升运动的发展可以出现在干对流不稳定和湿对流不稳定区域 [19] ，低层干空气升温容易引起干对流不稳定，促进干空气垂直上升，但由于干空气中几乎没有水汽发生凝结，因此常常并不能伴随降水。当出现湿对流不稳定时，则有利于水汽的上升凝结并形成降水。本文分别查看了两个试验中城市引起的垂直运动变化随着干对流和湿对流稳定度的逐3小时发展情况，如图8所示。可以发现，URB2020试验中上升运动的增强往往对应着相当位温的增加，反过来下沉运动增强则对应着相当位温的减少，而垂直位温发生变化时，垂直运动并不一定随之变化(图8(a))，表明在URB2020试验中引起垂直运动变化的主要是湿对流稳定度，而不是干对流稳定度。URBMAX试验中，当出现垂直上升运动增强时，往往伴随位温的增加，垂直上升运动减弱时则伴随位温的减少(图8(b))，可以看出垂直速度的变化与位温变化较为一致，但与相当位温的变化并不十分吻合，表明了URBMAX试验中主要是由于干对流不稳定的增强促进了垂直上升运动。
从图中也可以发现，URB2020试验中相当位温的增加大多出现在中上层，可见中上层水汽的增加是相当位温增加的主要影响因素，也是中上层上升运动增强的主要原因。而URBMAX试验中位温的增加主要出现在近低层，体现了城市热岛引起的热对流产生的上升运动占主要地位。另外，URB2020试验中湿对流不稳定引起的垂直上升运动明显强于URBMAX试验中干对流引起的垂直上升运动，说明水汽增多对垂直运动的影响比干空气受热上升更为强烈。
Figure 8. Diurnal variation of urban averaged mean differences between (a, b) URB2020, (c, d) URBMAX and URB1990 runs in: (a, c) potential temperature (unit: K), and (b, d) equivalent potential temperature (unit: K)
图8. (a、b) URB2020、(c、d) URBMAX试验与URB1990试验之间关键区城市区域平均(a、c)位温(单位：K)和(b、d)相当位温(单位：K)差值的时间–高度变化分布
4.2. 水汽输送
通过前文分析可以发现，URB2020试验中中上层的垂直上升运动主要源自于水汽增加引起的湿对流不稳定，而其引发的城市热对流可以将一部分地面水汽带到高空，但热岛作用更为强烈的URBMAX试验中高层并未出现水汽增多的情况，表明URB2020试验中增多的水汽可能是来自于水平气流输送，因此，边界层水汽输送场的变化机制值得进一步讨论。
研究发现，不同的背景风场和城市热岛强度的配合会形成不同的边界层流场 [13] 。比如在静风条件下，城市热力作用会形成热岛环流，气流由乡村流向城区并在城区辐合，而在中等气流和中等热岛情况下，进入城市的气流则会加速形成辐散。在URB1990试验中，研究区域中低层为偏西气流为主，北部气流较弱，南部则较强(图略)，因此热岛在两个区域形成的偏差环流也有所区别，进一步影响了水汽的水平输送。
在URB2020试验中，由于关键区北部背景气流较弱，使得该区域的城市热岛效应更为明显，气流由乡村流向城市，因此西侧出现西风偏差气流，风速增强，东侧则出现东风偏差气流，风速有所减弱。关键区南部背景风场则较强，城市增大的粗糙度对气流的拖拽作用更为强烈，因此风速降低，形成偏差东风，该偏差东风在城市和郊区的交界处受到城市热岛效应的吸引沿着城市边缘流转，形成东南偏差气流，并与西北部的偏差西风气流汇合，形成一个反气旋式偏差环流。该反气旋式偏差气流增强了南海向陆地的水汽输送，同时还使得经过珠江口的偏东气流将更多水汽向西输送，两股气流在珠海附近汇合并通过反气旋式偏差气流将水汽向关键区输送(图9(a))。同时，由于粗糙度的增加，风速在城区减缓，形成了辐合，有利于城市区域水汽汇合，进一步增强降水。
URBMAX试验中城市对中低层气流和水汽输送的影响又与URB2020试验有所差别。URBMAX试验中城市热岛效应更为强烈，并且形成了北部强、南部略弱的两个热岛中心。当中南部东风偏差气流到达城市群西侧时，分为两股气流，一股气流围绕北部热岛中心向北偏转，形成与URB2020试验类似的反气旋式偏差环流，另一股气流则围绕南部较弱的热岛中心向南偏转，形成了气旋式偏差环流(图9(b))。南部的气旋式偏差环流使得水汽反过来由陆地向海洋输送，仅有部分水汽由珠江口输送至南部城市，另外关键区水汽辐合条件也并不理想，因此，在这样的水汽输送情况下，URBMAX城区水汽条件不利于降水增加。
Figure 9. Differences between (a) URB2020, (b) URBMAX and URB1990 runs in vertical integral moisture transport (vector, unit: kg⋅m−1⋅s−1) and its divergence (colored, unit: 10−7 kg⋅m−2⋅s−1) over 1000~700 hPa
图9. (a) URB2020、(b) URBMAX试验与URB1990试验之间1000~700 hPa积分水汽通量(箭头，单位：kg⋅m−1⋅s−1))及水汽通量散度(填色，单位：10−7 kg⋅m−2⋅s−1)差值分布
5. 结论
本文针对粤港澳大湾区城市效应，利用区域气候模式WRF，分别采用1990年、2020年以及城市最大化的土地利用数据对2021年6月22~23日粤港澳大湾区发生的一次强降水事件进行了模拟，得到以下研究结论：
1) 城市扩张使得粤港澳大湾区边界层增温减湿，出现热岛和干岛现象，进一步引起降水变化。
2) 城市扩张使得城区降水增多，当城市进一步扩张时，城区降水变化减弱。
3) 历史城市扩张使得城区水汽输送及其辐合加强，城市大气出现湿对流不稳定，有利于降水的增加；城市规模进一步扩展后，城市上方水汽减少，大气表现为干对流不稳定，低层垂直运动有所加强，两者作用相互抵消，引起的降水变化并不明显。
基金项目
广东海洋大学大学生创新训练项目(010403032110)；广东海洋大学科研启动经费资助项目(060302032105)。
参考文献