我国学者与海外合作者在人类活动影响过去百年全球降水变率方面取得进展

　　

　　在国家自然科学基金项目（批准号：41988101）资助下，中国科学院大气物理研究所周天军研究员团队，联合英国气象局哈德莱中心学者，在降水变化的检测归因研究领域取得进展。研究成果以“过去百年降水变率的人为增强（Anthropogenic amplification of precipitation variability over the past century）”为题，于2024年7月26日在线发表于《科学》(Science)。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp0212。

　　伴随人类活动引起的全球增暖，全球水循环正在增强。降水对全球增暖的响应表现为全球平均降水增加、大部分地区极端降水频率增加和强度增强。2013年，政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告明确指出“人类活动导致了陆地降水型的大尺度变化”。2021年，IPCC第六次评估报告指出“人类活动正在使得包括热浪、强降水和干旱在内的极端气候事件变得更频繁和更严重”。

　　在平均降水和极端降水发生显著变化的同时，降水还不断呈现出更加复杂多变、难以捉摸的脾性——这就是降水变率（variability）在变化。降水变率亦称之为“多变性”，是指降水随时间的变化或振荡幅度，常以时间维度上的标准差来衡量。降水多变性越强，则降水在时间上的分配越不均匀，越会出现“湿期更湿、干期更干”和“干湿转换更加剧烈”等现象。尽管基于理论和模拟研究，全球降水应该随着全球变暖幅度的加强而更加多变，但在现实观测中，人类活动是否已经在广泛的空间范围显著影响到降水多变性的变化此前并无充分的证据。

　　研究团队利用国际上当前可公开获取的所有逐日降水观测资料，通过严格筛选和系统分析，发现自1900年以来，在全球观测资料充足的地区，其中约75%的陆地上降水多变性已增强，其中尤以欧洲、澳大利亚和北美东部最为显著。降水多变性的增强涵盖了多个时间尺度，包括天气尺度、月尺度和季节内尺度。就全球平均而言，逐日降水多变性正以1.2%/10年的速率在增强。

　　为从理论上理解降水多变性增强的物理原因，研究团队基于一个两层约化水汽收支动力诊断模型和最优指纹检测归因法，证实了人为温室气体排放的主导作用。其具体的物理过程由大气热力作用主导，即温室气体增温引起大气水汽含量增加，有利于降水异常幅度增大、多变性增强。同时，大气环流也会影响其年代际变化，这种动力作用存在明显的区域特征，更为复杂。

　　我国东部季风区和青藏高原地区，尽管自20世纪后半叶以来大部分地区降水多变性呈增强趋势，但也表现出显著的年代际变化和空间分布不均匀性，这与大气环流系统的复杂变化有关，关于其机制尚需要进一步研究。

　　综合观测分析、物理过程诊断和检测归因研究，该工作为理解全球变暖对降水的影响提供了新认识，为深化多尺度水循环变化机制研究提供了新证据。降水变率增强将对农业生产、水资源管理、生态系统保护和社会经济产生深远影响，也对防灾减灾和应对气候变化提出了新的挑战。