中国目前正经历高速城市化的阶段,在近几十年城市化的过程中已经出现了诸多的环境问题,其中气候变化广受社会发展和科学研究的重视。在城市化过程中,人类活动和土地利用变化是影响气候变化最主要的两种方式,本研究在前人研究的基础上,从城市群下垫面土地利用变化的角度讨论其对区域气候的影响。本文梳理了国内外以往对该问题研究的研究尺度、研究方法和基础结论。中国的城市群发展模式从土地规划到城市功能划定上都进行统一协调,是今后我国城市发展的主要模式。本文在城市群尺度,利用Weather Research and Forecasting Model(WRF)模式模拟了长三角城市群、京津冀城市群和成渝城市群城市化对气候的影响进行探讨。本文利用Message-Passing-Interface(MPI)框架搭建了8个节点的高性能计算环境,大幅缩短了WRF模式对气候大数据的计算,并对WRF模式进行多次实验得到最佳实验参数以满足模拟实验的需要。实验中控制下垫面的土地利用变化作为唯一的变量,利用1990年至2015年的多期1km分别率土地利用数据进行模拟。在对京津冀城市群1990-2010年的实验中,作者使用土地利用转移矩阵分析了从2000年前后的两个10年中该地区土地的流转状态,发现2000年后京津冀城市群的土地利用变化加剧,同时城乡建设用地、耕地、林地和草地的相互转化更加剧烈。在这两个10年中的气候变化中,温度,降水和风速等气象因素随着土地利用的变化也不尽相同,整体呈现出温度上升,降水冬季减弱而夏季增强,风速减弱的趋势,2000年后强于2000年前,夏季变化又要强于冬季。对于变化明显的温度要素,作者增加了长三角城市群和成渝城市群的城乡用地扩张来横向比较。经研究发现城乡建设用地的扩张主要来自于城市邻近的耕地,实验模拟了2000年至2015年来三个城市群不同耕地(旱地和水田)转变为城乡建设用地导致的温度变化。定量计算和定性分析了不同耕地转化为城乡建设用地的升温幅度,对三个变化区域的气温单日升温曲线进行了分析。同时从三个城市群的升温的空间分布进行了拟合模拟,得到了城市群之间随经纬度变化而导致温度变化的趋势。