人为温室气体排放导致降水更多变

科技日报记者 陆成宽

“几天下完一年的雨”“上个月抗旱、这个月抗洪” “湿期更湿、干期更干”……近年来，随着气候增暖，极端强降水、旱涝急转等现象频繁袭击全球各地。究竟是什么原因导致干湿振荡如此剧烈，吸引了学界广泛关注。

7月26日，《科学》在线发表了一项关于全球降水异常的重要研究成果。来自中国科学院大气物理研究所等单位的科研人员发现，过去百年来，人为温室气体排放导致了全球陆地降水变率显著增强。

1900-2020年间降水变率的线性趋势，绿色表示降水变率增强、棕色表示减弱（基于GHCN-Daily观测资料；中国科学院大气物理所供图）

降水变率是指降水随时间的波动幅度，常以标准差衡量。降水变率越强，降水在时间上的分配越不均匀，水资源供给越不稳定，“湿期更湿、干期更干”，干湿振荡更加剧烈。降水变率的强弱变化直接影响到社会和生态系统的气候恢复力。此前，尽管气候预估研究指出理论上全球降水变率将随着未来增温而增强，但是，在实际观测中人类活动是否已经改变了降水变率尚无证据。

此次，科研人员利用国际上所有可公开获取的逐日降水观测资料，通过严格筛选和系统分析，揭示了1900年以来，在观测资料充足的地区，全球约75%的陆地上降水变率已增强，其中尤以欧洲、澳大利亚和北美东部最为显著。降水变率的增强涵盖多个时间尺度，包括天气尺度、月尺度和季节内尺度。就全球平均而言，逐日降水变率正在以每10年增长1.2%的速率增强。

为剖析上述现象背后的物理原因，科研人员进一步研究发现，降水变率的增强可归因于人为温室气体排放，且热力作用主导。温室气体增温引起大气水汽含量增加，使得降水异常幅度增大、变率增强。同时，大气环流的变化在年代际尺度上影响降水变率，且这种动力作用存在明显的区域特征。

“此前我们仅在气候预估研究中发现降水变率未来将随增温而增强，这里我们基于历史观测资料，发现随着人为气候增暖的累积，降水变率在过去百年来已经增强。”论文第一作者、中国科学院大气物理所副研究员张文霞说，这项研究为认识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。

“气候变化研究传统上主要关注平均态和极端事件的变化，关注全球变暖对气候变率的影响是一个新视角。伴随降水多变性的增强，旱涝急转现象在全球许多地区将更频繁、更剧烈。极端气候事件之间的剧烈和快速转换印证了极端事件的复合性这一新特征。”论文通讯作者、中国科学院大气物理所研究员周天军说。

周天军表示，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。由降水变率增强带来的一系列影响已经凸显，社会各界对此需要高度重视，并采取切实有效的措施来减缓其不利影响。