《Journal of Hydro-environment Research》：Steeper spatiotemporal distribution of extreme precipitation intensity in urban than rural regions
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城市化对长江三角洲极端降水时空分布的影响及防洪启示。研究显示，1979-2015年城市化显著增强了极端降水峰值强度（年均增1.5%），但未改变总量；时空分布更集中，东部增幅达2.8%/10年。结论为防洪规划提供新依据。
顾天顺|顾西辉|关彦松|王良毅|埃德文·阿尔德里安|弗雷多林·唐刚|谭潘-范|穆坎德·S·巴贝尔|艾哈迈德·埃尔·凯纳维|伊贾兹·侯赛因|何塞·安东尼奥·马伦戈·奥尔西尼|埃尔登苏赫·苏米亚|张翔|孔东东|胡文杰|王伦切
中国地质大学地理微生物学与环境变化国家重点实验室，湖北区域生态与环境变化重点实验室，武汉，中国
引言
极端降水通过引发山洪暴发造成了严重破坏（Merz等人，2021年），并且随着气候持续变暖，其多方面的特征也在发生变化（Fowler等人，2021年）。观测和建模证据表明，自1950年以来，全球极端降水强度有所增强（Fischer和Knutti，2016年；Guerreiro等人，2018年；Westrá等人，2013年），尤其是在亚洲（Ma等人，2015年；Wang等人，2022年；Zhao等人，2023年）、欧洲（Hodnebrog等人，2019年）和北美（Kirchmeier-Young和Zhang，2020年）。气候变暖对极端降水产生了双重影响：不仅增强了其整体强度，还改变了其时空分布，表现为更明显的时间峰值和更大的空间集中度（Ghanghas等人，2023年；Li等人，2018年；Long等人，2021年；Wasko等人，2016年；Wasko和Sharma，2015年）。这种极端降水强度的时空重组加剧了洪水的生成效率，给水资源管理系统带来了前所未有的挑战（Archer和Fowler，2018年；Yin等人，2025年）。
气候变暖导致的极端降水时空重组与水分再分布和对流调节机制密切相关。温度升高促进了水分向降水中心的汇聚（Chang等人，2016年；Han等人，2020年；Wasko等人，2016年），并加强了対流活动，使降水集中在更短的时间内（Wang等人，2024年；Westrá等人，2014年）。先前的研究表明，城市化可能会调节甚至加剧这些过程（Han等人，2022年；Yang等人，2021a）。城市化使得城市内的温度高于周边农村地区（称为城市热岛效应）（Li等人，2020年；Shen和Yang，2023年），同时城市表面粗糙度增强了対流活动（Li等人，2021年；Yang等人，2021b）。在欧洲和美国的案例研究中显示，城市中的极端降水比附近的农村地区更加局部化和空间聚集（Torelló-Sentelles等人，2024年）。然而，尽管取得了这些进展，从长期气候（1979–2015年）的角度来看，我们对城市化如何重新组织极端降水强度的时空分布的理解仍然有限。我们通过量化城市化对极端降水时间和空间集中的长期影响，为洪水风险缓解和韧性城市规划提供了新的见解（Gu等人，2025a；Zhao等人，2025a）。
由于快速的城市化和气候脆弱性，长江三角洲城市群被选为我们研究的重点区域（Han等人，2022年；Huang等人，2023年；Luo和Lau，2018年）。作为中国最大的经济中心，长江三角洲居住着全国16.8%的人口，贡献了全国24.6%的国内生产总值（Yin等人，2024年）。预计到2050年，该地区的城市化面积将翻倍（Chen等人，2021年），这将进一步增加洪水的风险。为此，我们研究了城市化如何驱动极端降水的结构重组，重点关注：（1）城市化对极端降水事件峰值和总强度长期变化的影响；（2）城市和农村地区极端降水事件的时间演变和空间模式的差异；（3）导致这些差异的城市化相关因素。
研究区域和数据
中国东部的长江三角洲（YRD）地区是世界上六大城市群之一，包括上海、江苏、浙江和安徽的27个城市。1980年至2015年间，该地区的城市面积平均每年扩张973平方公里。先前的研究表明，长江三角洲的快速城市化显著改变了夏季降水的空间分布和强度特征（Han等人，2022年；Yu等人，2022年；Yao
降水强度分类的划分
降水强度类别的阈值是根据1981–2010年气候期间（5月至9月）降雨季节（每日降水量>0.1毫米）的95百分位数来定义的（Huang等人，2022年；Deng等人，2024年；Sui等人，2024年）。选择降雨季节是因为长江三角洲的大部分强降水发生在5月至9月之间（Han等人，2022年）。使用非参数方法检测了研究期间降水强度的趋势
结果与讨论
1961–2019年间，长江三角洲城市群经历了快速的城市化，城市站点数量从27个增加到108个（图2a）。对于每个站点，我们识别了连续的极端降水事件，并研究了它们的强度峰值和总量的变化（第3.1节）。从区域上看，几乎所有站点（97%）的极端降水峰值和总量都呈现出上升趋势（图2a和b）。这些增加在长江三角洲东部最为明显
结论
在这项研究中，我们研究了城市化对长江三角洲极端降水强度时空分布的影响。1979年至2015年间，长期的城市化显著增强了降雨季节极端降水事件的峰值，而其对降水总量的影响则可以忽略不计。这种增强伴随着极端降水强度时空分布的加剧。
作者贡献声明
顾天顺：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，可视化，软件应用，方法论，数据管理，概念构建。顾西辉：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，验证，监督，项目管理，方法论，资金获取，正式分析，数据管理，概念构建。关彦松：写作 – 审稿与编辑，方法论。王良毅：写作 – 审稿与编辑。埃德文·阿尔德里安：写作 – 审稿与编辑。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了中国国家重点研发计划（项目编号2023YFF0807000）、国家自然科学基金（项目编号U2340230和42371041）以及中国广东省深圳市自然科学基金（项目编号JCYJ20240813114059026）的支持。顾天顺还获得了中国科学技术协会（CAST）2025年博士人才支持计划的支持。
