新闻网讯（通讯员蔡列飞）近日，《自然》（Nature）子刊《自然·城市》（Nature Cities）发表了武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室的最新研究论文Widespread global exacerbation of extreme drought induced by urbanization（《全球范围城市化导致的极端干旱加剧》）。测绘遥感国重的2022级博士生黄舒哲为论文第一作者，王超副教授与中国地质大学国家地理信息系统工程技术研究中心陈能成教授共同通讯作者。
在过去的半个世纪中，快速的城市化进程加速了城市面积扩张和人口集中。城市化产生的一系列气象、水文以及生态效应，一直是近几十年被重点关注的研究课题。尽管城市热岛效应和城市干岛效应的影响已经广为人知，但目前对局地干旱与城市化之间关联的定量认知仍然有限。亟待解答的问题包括：城市化在多大程度上影响了局地干旱？城市化如何影响局地干旱？城市化对局地干旱的影响在未来是否还会持续？为此，本研究在前期发现长江流域典型城市群发展加剧了强弱降雨的不对称性和极端干旱的形成，以及对河道和地表径流具有增加作用的基础上，结合全球历史观测数据、高分辨率模型模拟以及未来情景预测数据，全面系统地分析了全球城市化对局地干旱的影响。
本研究基于高分辨率WRF模型，模拟并对比分析了全球六个代表性城市区域在高度城市化场景和无城市化场景下的干旱变化情况。研究结果表明，从无城市化到高度城市化的转变导致了极端干旱严重程度增加了3%—9%。通过比较无城市化和高度城市化场景之间干旱关联因素的变化，研究发现城市区域愈加干燥和高温的环境极大地促进了对局地干旱的加剧（如下图所示）。具体来说，城市化伴随的频繁且快速的地表覆盖的转变，显著影响了局地的水分和能量平衡。植被覆盖的减少以及不透水面的扩张，分别降低和增加了城市的潜热通量和显热通量，进一步导致了城市热岛效应的加剧和城市用水需求的增加。此外，城市化增加了大气水汽压差并降低了空气相对湿度，使得城市处于更加干燥的环境，即干岛效应。在这些因素的累积影响下，模拟结果显示城市区域的弱降雨受到了抑制，并进一步加剧了城市局地干旱的严重程度。
城市化对局地干旱影响的潜在机制
城市化导致的城市区域极端干旱的加剧，也将阻碍联合国2030年议程中至少5个可持续发展目标（SDGs）的实现，包括目标6“Clean water and sanitation”、目标11“Sustainable cities and communities”和目标15“Life on land”等。该研究通过对城市化与局地干旱的关联的全面分析，定量揭示了城市化影响下极端干旱的加剧，并探讨了潜在机制。随着城市扩展和人口增长的持续，这些发现将增强对城市化在局地干旱发生发展过程中的作用的理解，为城市干旱的防灾减灾以及城市可持续发展提供理论支撑。
该研究成果受到了武汉大学夏军院士、中国地质大学张翔教授和王思琪博士后、美国德州大学奥斯汀分校Dev Niyogi教授和美国西北大学Daniel Horton教授等国内外学者的合作指导。成果受到了国家自然科学基金委、科技部国家重点研发项目、湖北省重点研发计划、湖北珞珈实验室基金、长江科学院开放基金和国家地理信息系统工程技术研究中心开放基金等联合资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s44284-024-00102-z
（编辑：赵冀帆）
