近日，有爱爱 杨龙教授牵头，联合美国普林斯顿大学、荷兰代尔夫特理工大学、法国国家气象研究中心、英国纽卡斯尔大学和美国德州大学奥斯汀分校等多国知名高校与科研机构的专家学者，在国际期刊Nature Cities发表综述文章（//www.nature.com/articles/s44284-026-00530-z）。该文立足地理学关于“人地关系、空间格局与过程耦合”的核心视角，系统梳理城市化与极端降水相互作用的最新进展，提出从城市空间结构出发重新认识极端降水与洪涝风险的研究思路。
综述围绕城市降水效应（Urban Rainfall Effect, URE），综合城市水文、边界层气象、极端天气和城市洪涝等多领域研究，指出城市并非极端天气的被动承载空间，而是能够通过改变下垫面热力、动力和水文过程，影响暴雨的发生、发展、空间分布及其洪涝效应。更进一步，城市为应对暴雨和热环境所采取的诸如海绵城市、绿色屋顶、城市绿化、冷屋面和通风廊道等适应措施，也可能反过来改变局地能量、水分和动量交换过程，进而影响降水和洪涝响应。因此，城市极端降水研究需要从传统“降水驱动径流”的单向认识，拓展为“城市空间结构—降水过程—径流响应—适应措施”相互反馈、跨尺度耦合的协同演化视角（图1）。
图1城市与极端降水协同演化新框架
城市不只是暴雨的承灾体
在传统城市水文研究中，降水通常被视为外部输入：大气过程产生降水，城市下垫面则决定产汇流响应。然而，大量观测和模拟研究表明，城市并非被动接受降水，而是会通过改变下垫面能量收支、边界层结构、地表粗糙度和气溶胶条件，进而影响降水系统的触发、强度、移动路径和空间分布。早在20世纪70年代，大城市气象观测试验就发现，城市可使夏季降水在城市中心及下风向区域增加约5%—25%。近年来的研究进一步表明，全球约60%的城市在核心区或下风向区域存在降水增强信号。这些发现表明，城市降水效应具有一定的普遍性，并可能成为城市极端降水形成与演变的重要调节因素。然而，现有城市水文设计和洪涝风险评估仍主要将降水作为给定的外部边界条件，对城市反过来影响降水时空分布以及水文设计、风险评估考虑有限。
城市如何改变暴雨？
城市化影响降水主要通过三类机制实现。
首先是热力过程。道路、屋顶和建筑材料改变地表反照率、热容量和蒸散发过程，增强感热通量并形成城市热岛。增强的边界层浮力有利于对流触发和发展，对短历时强降水具有重要调制作用。其次是动力过程。高密度建筑群显著增加地表粗糙度，改变近地层风场结构和湍流输送过程，可诱发低层辐合、机械抬升和下风向降水增强。在一定背景风场和稳定度条件下，城市冠层也可能造成气流分流，使降水中心发生偏移。第三是气溶胶微物理过程。城市排放的气溶胶可作为云凝结核或冰核，改变云滴谱、碰并效率和冰相过程。在低湿条件下，气溶胶可能抑制暖雨形成；而在高湿、不稳定环境中，则可能延迟降水发生并增强深对流发展。
因此，城市降水效应并不是简单的“增雨”或“减雨”，而是由城市规模、空间形态、建筑密度、背景环流、水汽条件、气溶胶水平和天气系统类型共同控制的复杂响应。
应对暴雨的措施，也可能反馈影响暴雨
城市与极端降水的关系并不止于“城市化改变暴雨”。随着各地推进韧性城市、海绵城市和气候适应建设，越来越多城市措施正在改变地表能量、水分和动量交换过程，这些变化也进一步反作用于局地降水，形成城市适应与降水过程之间的双向反馈。
例如，绿色屋顶、城市绿地和海绵设施能够增加雨水滞蓄、削减径流峰值，并缓解热岛效应，但它们同时也可能提高蒸散发，改变近地层湿度和边界层稳定度。在水汽充足、对流条件有利的地区，这种额外水汽和热力调整可能影响局地对流发展，甚至改变降水强度和落区。
再如，冷屋面和高反照率路面可降低地表温度、削弱城市热岛，从热环境治理角度具有积极意义，但热岛减弱也可能降低热力抬升和局地对流触发概率。在某些干旱或半干旱城市，若局地对流降水对热岛环流较敏感，降温措施可能会使潜在的降水减少。
此外，城市更新、建筑密度调整、通风廊道建设和蓝绿空间重构，也会改变地表粗糙度、低层辐合、湍流输送和水汽再分配。这些措施原本服务于防洪、降温或改善人居环境，但在特定气象背景下，可能对暴雨过程产生二次反馈。
因此，城市适应措施不能只评估“能否减涝”或“能否降温”，还应进一步评估其对局地水汽、能量收支、边界层结构和降水过程的综合影响。
从复合洪涝风险到协同演化框架
对城市水文而言，URE的核心意义在于：城市化不仅改变径流响应，也可能改变降水输入。一方面，城市反馈可能增强短历时强降水频率和强度；另一方面，透水面扩张、排水管网建设和河道整治会缩短汇流时间、抬高洪峰。二者叠加，使城市地区的水文响应呈现更强的“暴涨暴落”的特征，进一步增加内涝、山洪和复合洪涝风险。更复杂的是，城市应对暴雨的工程与生态措施又会继续改变下垫面条件，进而影响未来的降水和径流过程。这构成了一个动态反馈链条：城市扩张改变降水→极端降水加剧洪涝风险→城市采取适应措施→适应措施改变能量与水分交换→局地降水和径流风险再次调整。
这一链条正是“协同演化”框架的核心。它要求我们不再把暴雨视为静态外部边界条件，而是将城市形态、土地利用、气候适应措施、降水过程和水文响应作为一个相互作用的耦合系统来研究。
对城市科学研究和实践的启示
这一新框架对未来研究和实践提出了多方面要求：
（1）在观测方面，需要构建多源融合、高时空分辨率的城市降水观测网络，综合雨量站、天气雷达、个人气象站、微波链路等资料，识别城市及其下风向降水异常；
（2）在模拟方面，需要发展百米级对流解析模式和更完善的城市冠层参数化，精细刻画建筑阻力、湍流输送、能量收支、蒸散发和气溶胶过程；
（3）在水文耦合方面，需要将城市降水效应与产汇流、排水管网、地表积水和城市洪涝模型耦合，评估降水输入变化与城市响应变化的叠加效应；
（4）在规划应用方面，需要将绿色屋顶、海绵城市、冷屋面、蓝绿空间、城市通风廊道等适应措施纳入水文气象反馈评估，避免只从单一目标判断其效益。
面向未来
在气候变暖和快速城市化叠加背景下，城市极端降水研究正在进入新的阶段。未来的韧性城市建设，不能只把暴雨视为外部威胁，更要认识到城市本身也是降水系统的一部分。理解城市与暴雨的双向反馈，正是迈向主动、科学、系统洪涝风险治理的关键一步。