文章信息：Yang, L., Yang, Y., Shen, Y., Yang, J., Zheng, G., Smith, J. & Niyogi, D. (2024). Urban development pattern’s influence on extreme rainfall occurrences. Nature Communications, 15, 3997. https://doi.org/10.1038/s41467-024-48533-5

整理人：闫甲祺，2024级硕士研究生

整理时间：2024年12月3日

Abstract: Growing urban population and the distinct strategies to accommodate them lead to diverse urban development patterns worldwide. While local evidence suggests the presence of urban signatures in rainfall anomalies, there is limited understanding of how rainfall responds to divergent urban development patterns worldwide. Here we unveil a divergence in the exposure to extreme rainfall for 1790 inland cities globally, attributable to their respective urban development patterns. Cities that experience compact development tend to witness larger increases in extreme rainfall frequency over downtown than their rural surroundings, while the anomalies in extreme rainfall frequency diminish for cities with dispersed development. Convection-permitting simulations further suggest compact urban footprints lead to more pronounced urban-rural thermal contrasts and aerodynamic disturbances. This is directly responsible for the divergent rainfall responses to urban development patterns. Our analyses offer significant insights pertaining to the priorities and potential of city-level efforts to mitigate the emerging climate-related hazards, particularly for countries experiencing rapid urbanization.

摘要：不断增长的城市人口以及容纳他们的独特战略导致了全球城市发展模式的多样化。虽然当地证据表明降雨异常中存在城市特征，但人们对降雨如何响应全球不同城市发展模式的了解有限。在此，我们揭示了全球 1790 个内陆城市遭受极端降雨影响的差异，这归因于各自的城市发展模式。发展紧凑的城市，市中心的极端降雨频率往往比农村地区的极端降雨频率增加幅度更大，而发展分散的城市，极端降雨频率的异常则减少。允许对流的模拟进一步表明，紧凑的城市足迹会导致更明显的城乡热力对比和空气动力扰动。这直接导致降雨对城市发展模式的不同反应。我们的分析提供了有关城市层面减轻新出现的气候相关灾害的优先事项和潜力的重要见解，特别是对于正在经历快速城市化的国家。

1.研究背景：

• 城市化与极端降雨：全球城市人口的增长和不同的城市化策略导致了多样化的城市发展模式。尽管有地方性证据表明降雨异常与城市特征有关，但全球范围内降雨如何响应不同的城市发展模式仍知之甚少。

2.研究意义：

• 城市发展与气候风险：了解不同城市发展模式如何改变极端降雨和随之而来的洪水风险，对于快速城市化的国家在可持续城市发展中的优先事项和潜在行动至关重要。

3.研究方法：

• 全球城市发展模式分析：利用2000年至2023年间的历史洪水数据，研究者们识别了全球1790个内陆城市之间的洪水暴露与人口变化之间的关系。

• 气候模型与数据：使用集成多卫星检索的全球降水测量（IMERG）产品来分析降雨模式，并通过Real Atmosphere, Ideal Land surface (RAIL) 方法进行数值模拟，以研究不同城市足迹对降雨模式的影响。

4.主要结论：

1. 城市发展模式与极端降雨：研究发现，紧凑发展的城市倾向于在市中心区增加极端降雨频率，而分散发展的城市则显示出极端降雨频率的异常减少。

2. 城市热岛效应：紧凑城市足迹导致更明显的城乡热对比和动力学扰动，这是导致对城市发展模式不同降雨响应的直接原因。

3. 城市化对降雨的影响：城市覆盖面积的扩张总体上导致了全球城市极端降雨频率的增加，且这种增加在城市中心附近最为显著。

5.研究展望：

• 可持续城市规划：研究结果为城市规划者和政策制定者提供了重要证据，以优先考虑在快速城市化国家中应对新兴气候相关危害的措施。

• 城市发展与气候变化：研究强调了在理解城市冠层过程与下垫面大气之间的相互作用时，对异质地表属性的精细特征描述的重要性，并呼吁更新当前城市级气候变化影响预测。

6.研究主要图表：

01不同的城市发展模式和相关的空间降雨模式异常

02各城市情景与“无城市”情景之间极端降雨发生率（以降雨率超过10毫米小时的小时数表示）差异的空间格局

03城市边界内极端降雨发生变化（ΔRainFreq，以小时为单位）与责任变量之间的关系

04对比城市发展模式的不同降雨响应的概念模型

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-48533-5               

原文转引：https://mp.weixin.qq.com/s/wd-pBKU53Ytpnf5hNGxHfw