受到气候变化和人类活动的双重影响,近年来全球众多强人类活动区降水特性发生了显著改变,极端降水强度和发生频率显著增加,区域旱涝事件显著攀升。应对强人类活动区的旱涝事件首先要明晰降水变化规律和影响因子,明确“区域降水时空特征发生了哪些变化?-城郊降水变化存在哪些差异?-城郊降水差异影响因子是什么?-关键因子对降水产生多大影响?”这四方面的主要问题。本研究以我国受人类活动扰动较大的京津冀地区为典型区,分析了区域降水演变机理,构建了降水时空演变分析方法,对比分析了京津冀地区降水时空分布特征,近一步细化到北京和天津两个典型城市,剖析了城区-郊区降水变化异同。在此基础上,基于主成分分析法构建了城区-郊区降水变化差异主导因子识别方法,识别了影响北京中心区-南郊降水差异的主导因子。基于WRF-UCM模式框架构建了高度城市化区降水数值模拟方法,评估了城市人为热、下垫面特征等对城市暴雨时空分布的影响。主要取得了以下三个方面的结论:(1)1961-2017年京津冀地区降水存在显著时空变异特征京津冀地区1961-2017年不同时间尺度降水量值指标和降水强度指标以下降为主,其中湿日降水强度和年降水总量两个指标通过了显著性检验。空间上京津廊地区的降水量值指标、强度指标和极端降水指标要高于其他分区。京津冀地区1961-2017年小雨年际变化呈显著上升趋势,暴雨呈显著下降趋势。从降水结构看京津冀地区中雨占比最大、特大暴雨占比最小,四个分区中京津廊地区大雨以上级别降水占比高于其他区域,北部郊区中雨以下级别降水占比高于其他区域。(2)人为热是影响北京城区-南郊降水变化差异的主导因子受大尺度区域气候条件的影响,北京2000-2012系列较1978-1999系列年均降水总量指标和强度指标均有所下降,但是城市中心区下降幅度小于郊区。北京市中心城区与南部郊区的年均降水量差值由1978-1999年的-13.4mm变化为2000-2012年的10.7mm。城市人为热是造成北京中心城区与南郊降水量差值发生变化的主导因子。(3)考虑修正人为热的降水数值模拟方法提升了北京“7.21”中心城区降水模拟精度,反映了城市-郊区的降水差异考虑人为热修正方案的数值模拟方法对于北京市7月21日-22日暴雨的空间分布模拟效果更好,模拟结果更符合暴雨实测结果,其中城市中心及周边地区降水值显著增加,降水模拟精度得到显著提升,模式模拟结果验证了城市人为热等因素对城市暴雨空间分布的影响。