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本文将2004-2009年夏季高时空分辨率(8km,30min)的卫星综合降水资料CMORPH (Climate Prediction Center Morphing Technique)与中国东部105°E以东地区450个站点同时段逐小时观测结果进行对比,评估了CMORPH降水产品的精度。然后,利用2004-2009年夏季CMORPH降水产品分析中国东部三大城市群以及全世界其他几个城市群地区降水场空间分布及日变化特征,通过对比城市群及其附近地区的降水场与周围其他地区之间的差异,探讨城市群的存在对降水场的可能影响。为了进一步分析城市化影响降水的可能机制,本文以长三角城市群为例,用WRF/Noah/UCM耦合模式对2003-2007年长三角地区夏季气候进行高分辨率(3kmm)模拟,经验证,数值试验能较合理地模拟长三角地区的夏季降水。本文设计了两组试验：(1)控制试验,土地利用类型用2001年的MODIS观测资料；(2)敏感性试验,将控制试验中下垫面土地利用类型为城市的格点改为农田,其他设置不变,分别代表受城市化影响和不受城市化影响的情况。通过对比控制试验和敏感性试验的差异,研究长三角城市化对夏季降水日变化特征的可能影响及影响机制。主要结论如下：1、总体而言,CMORPH与站点数据2004-2009年6年平均夏季降水场的空间分布特征十分接近,且正确描述了全国大部分地区降水场的日变化特征。CMORPH很准确地描述了夏季华北-东北南部地区、江淮地区和华南地区等三大降水集中区域的形状范围、位置和相对大小。但是在数值上,CMORPH与站点资料存在差异：中国东部大部分地区,小时降水频数的估计值偏高,降水量和降水强度的估计偏低,其中降水强度偏低20%左右。另外,CMORPH正确描述了大部分地区降水场的日变化特征。例如,在华南、华北和东北等区域的大部分地区,降水量和小时降水频数都呈现下午单峰型的日变化特征；在长江中下游地区,降水量和小时降水频数都呈现双峰型的弱日变化特征。降水强度的日变化特征显示,东北大部分地区为午后单峰型,长江流域的降水强度峰值时刻表现出从西向东推迟的特征等。但仍有部分地区的降水强度日变化特征与站点资料存在差异,例如CMORPH没有正确反映江淮和黄淮地区的早晨峰等。2、分析CMORPH资料2004-2009年6年平均夏季降水空间分布和日变化特征发现,中国东部三大城市群及附近地区全天大部分时段的降水强度(mm/hr)比周围其他地区显著增强、降水量增多,而且全球其他几大城市群地区也存在相似的降水强度最大值中心。CMORPH资料2004-2009年6年平均的夏季降水空间分布显示,在中国长三角地区的城市群附近存在大范围降水强度相对大值区域,尤其是上海、苏锡常、宁镇扬城市及附近地区存在三个最大值中心,沿西北-东南方向呈带状排列。这些大值中心的降水强度达2.4mm/hr以上,比周围其他地区大8%左右,这可能与城市群的存在密切相关。而在京津唐和珠三角城市群地区,降水强度的最大值中心位于城市东北侧靠近大地形的区域,降水强度最大值中心的数值分别比各自周围其他地区大15%和11%左右,这些大值中心可能由城市化与地形共同作用导致。在中国东部上述三大城市群地区,小时降水频数的空间分布呈现大地形处大,平坦地区较小的特征,小时降水频数大值中心的范围和位置与地形十分吻合,而城市附近的小时降水频数与周围其他地区没有差别,因此地形对小时降水频数有重要影响,而城市群的影响则较小。另外,降水量由小时降水频数和降水强度共同决定,因此虽然降水量的最大值中心位于地形附近,但是三大城市群地区的降水强度最大值中心也是相应的降水量大值中心。另外,在以伦敦为中心的英国城市群、以巴黎为中心的欧洲西北部城市群和以纽约为中心的美国东北部大西洋沿岸城市群地区,城市或城市群附近也存在相似的降水强度相对大值中心,分别比周围地区高23%、8%和10%左右。区域平均降水日变化特征显示,上述各个城市群地区降水强度大值中心全天大部分时段的区域平均降水强度都大于各自周围其他地区,例如在美国东北部大西洋沿片城市群地区,受城市化影响的地区区域平均降水强度日变化峰值比参考地区大30%左右。而降水强度日变化的峰谷值时刻与周围其他地区没有差异。3、用WRF/Noah/UCM耦合模式对长三角地区2003-2007年5年的夏季气候进行高分辨率(3km)数值模拟的结果显示,城市化可能会导致该地区中午前后(11-14点)小雨减少,傍晚时段(17-20点)对流性降水增加。上午,城市化的影响主要导致低层大气变干,从而减少中午前后城市地区的小雨；下午,城市化通过“热岛效应”和增加低层辐合等过程增强对流活动,使得傍晚时段城市地区对流性降水增加。城市化对降水过程的影响主要有两个方面：一方面,由于“热岛”效应,长三角城市群地区出现大范围增温的现象,日平均2m气温增加的最大值可达1.6K以上,使得边界层更加不稳定。同时,由于粗糙度增加,大气低层辐合增强,与“热岛”结合有利于对流活动的发展。另一方面,城市地区地表含水量减少,从而蒸发减少,同时植被减少导致城市地区蒸腾作用减弱,两者共同作用使得大气低层水汽含量减少,城市地区形成“干岛”,2m比湿最大可减少1.4g/kg以上,不利于降水产生。8-11点,“城市干岛”效应占主导,850hPa以下城市地区大气水汽含量减少,导致这一时段低云量减少达到峰值。云滴经过碰并凝结等过程增长为雨滴,因此雨水的变化与云水-致,但滞后于云水。所以8-11点低云量减少导致下一时段(11-14点)的雨水含量减少,从而导致11-14点的小雨减少,表现为小雨次数减少,在这一时段,某些城市地区夏季最多可平均减少3次左右。14点之后,城市化导致的850hPa以下大气水汽减少的作用逐渐减弱。而受城市化影响,14-17点,城市地区低层大气显著增温,同时下垫面粗糙度增加使得大气低层辐合增强,因此此时城市化导致对流运动增强的作用占主导,城市化导致的上升运动达到峰值,这有利于水汽从低层向高层输送,因此该时段850hPa以上大气水汽含量增加,从而导致850hPa以上云水含量增加,14-17点对流云增加达到峰值,导致下一时段(17-20点)雨水含量增加,从而17-20点对流性降水增加,尤其是特大暴雨降水量增加,城市地区区域平均特大暴雨降水量每个夏季可增加15%左右。