研究顯示降水變率將隨氣候增暖而增強

2021年，中國科學院大氣物理研究所LASG國家重點實驗室副研究員張文霞等與英國氣象局學者合作，以“降水變率將隨氣候增暖而增強”為題發表文章指出，隨著氣候增暖，全球濕潤區（主要包括熱帶、季風區、中高緯地區）在因總降水增多而變得更為濕潤的同時，降水在時間上的分配也將變得更為不均勻，干濕時期間的波動將更為劇烈。

“對全球大部分區域而言，降水變率的增加意味著全球增暖正在或將使得氣候系統變得更加多變和不均勻。這與近二十年來從全球到區域尺度我們所經歷的洪澇與干旱事件均頻繁發生的事實是一致的。”該文通訊作者、中國科學院大氣物理研究所研究員周天軍表示，未來更“善變”的氣候，對氣候變化的應對工作提出了新的挑戰。

隨著氣候增暖，大氣持水能力增加，全球水循環將持續增強。在全球尺度上，這表現為總降水量的增加和降水極端性的增強兩方面。同時，降水變率的變化是水循環變化的重要組成部分，但以往國際科學界卻鮮有關注。

降水變率是指降水事件可能的波動或振蕩范圍，變率越大，異常降水發生越頻繁、氣候的不均勻性越強，極端事件也越強，對民生和社會經濟發展的影響也越大。在增暖背景下，降水變率的變化會影響到社會和生態系統的氣候可恢復力，是氣候變化應對工作必須考慮的重要環節。

該研究利用英國氣象局參數擾動大樣本集合模擬和預估試驗結果，研究了從天氣到年際尺度的多尺度降水變率對全球增溫的響應。結果表明，在天氣尺度到月、季節內和年際等各個時間尺度上，降水變率均將隨全球增溫而增強。降水變率的變化在全球呈現出非均勻分布特征，其增強主要發生在氣候態濕潤區，因此降水變率的變化主要表現為“濕區的變率更為劇烈”。

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兩倍。

在物理機制上，該研究提出了一種簡約的動力診斷方法，發現降水變率的增強由增溫所引起的大氣水汽含量增加起主導作用，且該熱力作用在全球較為均勻。

其次，水汽和環流共同變化的非線性作用也使得降水變率增加，這與垂直上升運動和凝結潛熱釋放之間的反饋有關。另一方面，動力作用則使得降水變率減小，這是由增暖背景下環流變率減弱導致的。

“結合降水平均態和變率的變化，我們提出了一種新的、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未來將面臨‘更濕潤且波動更大’的水文狀況（即降水平均態和變率均增加）。此外分別約有16%的陸地面積將面臨‘更干且波動更大’（即平均降水減少但變率增加）和‘更干和波動減小’（即降水平均態和變率均減少）的狀況。”張文霞說。

上圖為結合降水平均態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變化的比值。

張文霞認為，這幾類典型的降水變化型式的劃分，對于氣候變化應對策略的制定具有重要的參考意義，因為降水平均態和變率變化的不同組合，將在不同地區造成不同類型的水文、農業和生態影響。我國大部分地區的降水變化型式屬于“更濕潤且波動更大”，意味著降水的極端性將增強，這需要引起我們重視。