隨著氣候增暖，大氣持水能力增加，全球水循環(huán)將持續(xù)增強(qiáng)。在全球尺度上，表現(xiàn)為總降水量增加與降水極端性增強(qiáng)。降水變率的變化是水循環(huán)變化的重要組成部分，科學(xué)界卻鮮有關(guān)注。降水變率是指降水事件可能的波動(dòng)或振蕩范圍，變率越大，異常降水發(fā)生越頻繁、氣候的不均勻性越強(qiáng)，極端事件越強(qiáng)，對(duì)民生和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響也越大。在增暖背景下，降水變率的變化將影響社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)的氣候可恢復(fù)力（climate resilience），是氣候變化應(yīng)對(duì)工作必須考慮的重要問題。
近日，中國科學(xué)院大氣物理研究所LASG國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員張文霞等與英國氣象局合作完成的研究成果《降水變率將隨氣候增暖而增強(qiáng)》，發(fā)表在Science Advances上。研究表明，隨著氣候增暖，全球濕潤區(qū)（主要包括熱帶、季風(fēng)區(qū)、中高緯地區(qū)）因總降水增多而變得更濕潤（wet-get-wetter）的同時(shí)，降水在時(shí)間上的分配也將變得更不均勻，干濕時(shí)期間的波動(dòng)將更劇烈（wet-get-more variable）。
該研究利用英國氣象局參數(shù)擾動(dòng)大樣本集合模擬和預(yù)估試驗(yàn)結(jié)果，探究了從天氣到年際尺度的多尺度降水變率對(duì)全球增溫的響應(yīng)。結(jié)果顯示，在天氣尺度到月、季節(jié)內(nèi)和年際等各個(gè)時(shí)間尺度上，降水變率均隨全球增溫而增強(qiáng)。降水變率的變化在全球呈現(xiàn)出非均勻分布特征，其增強(qiáng)主要發(fā)生在氣候態(tài)濕潤區(qū)，降水變率的變化主要表現(xiàn)為“濕區(qū)的變率更為劇烈”（wet-get-more variable）。全球增溫1℃，全球平均的降水變率將增加約5%，這一速率約為平均降水變化的2倍。
在物理機(jī)制上，該研究提出了一種簡約的動(dòng)力診斷方法，發(fā)現(xiàn)降水變率的增強(qiáng)由增溫所引起的大氣水汽含量增加起主導(dǎo)作用，且該熱力作用在全球較為均勻。水汽和環(huán)流共同變化的非線性作用也使降水變率增加，這與垂直上升運(yùn)動(dòng)和凝結(jié)潛熱釋放之間的反饋有關(guān)。動(dòng)力作用則使降水變率減小，這是由增暖背景下環(huán)流變率減弱導(dǎo)致。
結(jié)合降水平均態(tài)和變率的變化，科研人員提出了全新的、更全面的描述和研究降水變化型式的方式。全球約有三分之二陸地將面臨“更濕潤且波動(dòng)更大”的水文狀況（即降水平均態(tài)和變率均增加，wetter and more variable）；約16%的陸地面積將面臨“更干且波動(dòng)更大”（即平均降水減少但變率增加，drier but more variable）和“更干和波動(dòng)減小”（即降水平均態(tài)和變率均減少，drier and less variable）的狀況。這幾類典型的降水變化型式對(duì)于制定氣候變化應(yīng)對(duì)策略，具有重要的參考意義。由于降水平均態(tài)和變率變化的不同組合，將在不同地區(qū)造成不同類型的水文、農(nóng)業(yè)和生態(tài)影響。我國大部分地區(qū)的降水變化型式屬于“更濕潤且波動(dòng)更大”，意味著降水的極端性將增強(qiáng)，須引起重視。
對(duì)全球大部分區(qū)域而言，降水變率的增加意味著全球增暖正在或?qū)⑹箽夂蛳到y(tǒng)變得更多變和不均勻，這與近20年來從全球到區(qū)域尺度上我們所經(jīng)歷的洪澇與干旱事件均頻繁發(fā)生的事實(shí)一致。未來，更“善變”的氣候，對(duì)氣候變化的應(yīng)對(duì)工作提出了新挑戰(zhàn)。
研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、中科院國際伙伴計(jì)劃和牛頓基金會(huì)中英“氣候科學(xué)支持服務(wù)伙伴關(guān)系中國項(xiàng)目”的資助。
結(jié)合降水平均態(tài)和變率變化劃分的降水變化型式，填色為降水變率變化與平均態(tài)變化的比值
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