7月26日，中國科學(xué)院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國家重點(diǎn)實驗室副研究員張文霞、研究員周天軍等與英國氣象局學(xué)者合作，以“人類活動導(dǎo)致過去百年來全球降水變率增強(qiáng)”為題在Science發(fā)表文章，指出過去百年來，全球陸地降水變率已經(jīng)在顯著增強(qiáng)，并可歸因于人為溫室氣體排放的作用。

隨著氣候增暖，極端強(qiáng)降水頻繁襲擊全球各地?！皫滋煜峦暌荒甑挠辍闭兊迷絹碓匠Ｒ姟Ｅc此同時，全球許多地區(qū)的干旱顯著增加，嚴(yán)重影響到水資源和能源供應(yīng)，觸發(fā)野火等災(zāi)害?！吧蟼€月抗旱、這個月抗洪”的旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象近年來頻發(fā)。人們不禁感嘆，地球已經(jīng)被置于“水深火熱”之中。

張文霞告訴記者，全球氣候變暖正在令全球水循環(huán)增強(qiáng)，表現(xiàn)為全球平均降水增加，大部分地區(qū)極端降水增強(qiáng)。綜合理論研究、數(shù)值模擬、觀測診斷和檢測歸因研究等多個方面的證據(jù)，科學(xué)界對平均降水和極端降水變化的物理機(jī)制認(rèn)識越來越清晰。2013年和2021年發(fā)布的政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次和第六次評估報告分別指出：“人類活動導(dǎo)致了陸地降水型的大尺度變化”（IPCC AR5, 2013），“人類活動正在使得包括熱浪、強(qiáng)降水和干旱在內(nèi)的極端氣候事件變得更頻繁和更嚴(yán)重”（IPCC AR6, 2021）。

但與此同時，降水不斷呈現(xiàn)出更加復(fù)雜多變、難以捉摸的脾性——這就是降水變率在變化。張文霞介紹說，降水變率是指降水隨時間的波動幅度，常以標(biāo)準(zhǔn)差衡量。降水變率越強(qiáng)，則降水在時間上的分配越不均勻，水資源供給越不穩(wěn)定，同時“濕期更濕、干期更干”，干濕振蕩更加劇烈。降水變率的強(qiáng)弱變化直接影響到社會和生態(tài)系統(tǒng)的氣候恢復(fù)力（climate resilience）。盡管氣候預(yù)估研究指出理論上全球降水變率將隨著未來增溫而增強(qiáng)，但是，在實際觀測中人類活動是否已經(jīng)改變了降水變率尚無證據(jù)。

該研究利用國際上所有可公開獲取的逐日降水觀測資料，通過嚴(yán)格篩選和系統(tǒng)分析，揭示了1900年以來，在觀測資料充足的地區(qū)，全球約75%的陸地上降水變率已增強(qiáng)，其中尤以歐洲、澳大利亞和北美東部最為顯著。降水變率的增強(qiáng)涵蓋了多個時間尺度，包括天氣尺度、月尺度和季節(jié)內(nèi)尺度。就全球平均而言，逐日降水變率正在以1.2%/10年的速率增強(qiáng)。

為理解上述現(xiàn)象背后的物理原因，研究團(tuán)隊基于一個兩層約化水汽收支動力診斷模型和最優(yōu)指紋檢測歸因法，研究發(fā)現(xiàn)降水變率的增強(qiáng)可歸因于人為溫室氣體排放，由熱力作用主導(dǎo)。溫室氣體增溫引起大氣水汽含量增加，有利于降水異常幅度增大、變率增強(qiáng)。同時，大氣環(huán)流的變化也在年代際尺度上影響降水變率，這種動力作用存在明顯的區(qū)域特征。

“此前我們僅在氣候預(yù)估研究中發(fā)現(xiàn)降水變率未來將隨增溫而增強(qiáng)，這里我們基于歷史觀測資料，發(fā)現(xiàn)隨著人為氣候增暖的累積，降水變率在過去百年來已經(jīng)增強(qiáng)。綜合觀測分析、物理過程診斷和檢測歸因，這項研究為認(rèn)識全球變暖對降水的影響提供了新認(rèn)識，為深化多尺度水循環(huán)變化機(jī)制研究提供了新證據(jù)，” 張文霞說。

“氣候變化研究傳統(tǒng)上主要關(guān)注平均態(tài)和極端事件的變化，關(guān)注全球變暖對氣候變率的影響是一個新視角。伴隨降水多變性的增強(qiáng)，類似今年河南的‘6月抗旱7月抗洪’這種旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象在全球許多地區(qū)將更頻繁、更劇烈。極端氣候事件之間的劇烈和快速轉(zhuǎn)換印證了極端事件的復(fù)合性這一新特征。降水變率增強(qiáng)將對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源管理、生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，也對防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)對氣候變化提出了新的挑戰(zhàn)。” 該文通訊作者、中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員周天軍強(qiáng)調(diào)。由降水變率增強(qiáng)帶來的一系列影響已經(jīng)凸現(xiàn)，社會各界對此需要高度重視，并采取切實有效的措施來減緩其不利影響。

據(jù)悉，此項研究受到國家自然科學(xué)基金項目（41988101）、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2023YFF0805202、2020YFA0608904）、國家自然科學(xué)基金項目（42275038）、中國氣象局氣候變化專項（QBZ202306）和中英“氣候科學(xué)支持服務(wù)伙伴關(guān)系中國項目”（CSSP-China）共同資助。