全球变暖在多个时间尺度上增加了中亚天山地区的极端降水变率

　　降水变率是指不同时间尺度上的降水波动性，包括从天气尺度到年代际尺度。一般认为：降水变率越大，气候的不均匀性越强，极端事件越频繁。以温度升高为主的气候变化使全球水循环发生了广泛而迅速的变化。这对降水的影响突出表现为在不同时间尺度和特征上的异质性。研究发现：从日到年代际尺度上，全球约三分之二的区域将面临“更加潮湿和多变”的水文气候，这将对全球旱地产生直接影响，并可能会影响未来的陆地碳汇。

　　极端降水是一类突发性更强、影响更严重、对温度变化更敏感的降水事件。强降水事件对温度的响应速率明显快于全球平均降水变化值，约以6-7%/ C（CC率，克劳修斯-克拉珀龙关系）增长。然而，在区域尺度上，受大气环流强度影响，出现了超CC率现象。虽然理解极端降水变率的变化对减缓社会损失至关重要，然而，人们对极端降水变率的认识并没有一致的结论，尤其是在中亚天山这一缺资料、少资料地区。针对这一重大的科学与现实问题，中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室陈亚宁研究员团队基于经过降尺度和偏差校正处理的最新一代的CMIP6全球气候模式输出的日降水数据，从天气到年际尺度，量化了气候时期中亚天山地区的极端降水变率的状况，并预估了未来不同温升水平下极端降水变率的变化趋势。

　　研究结果显示：相较平均态降水，中亚天山地区的极端降水波动性更大，且变率随着时间尺度的延长而增大。升高的温度、增加的大气可降水量，以及土壤水分和饱和水汽压差之间的动态变化较好的解释了极端降水变率变化的背后原因。空间上，天山东部地区（80 E~95 E）的极端降水变率普遍强于西部地区（66 E~80 E）。季节上亦呈现明显差异，一般而言，湿季的变率强于干季。预计未来伴随全球变暖（温度升高1.5，2.0，3.0和4.0 C），极端降水变率（绝对值）整体呈增加趋势，对温度的敏感性将随时间尺度的延长而增大。

　　相关成果以“Increasing multiscale variability in extreme precipitation under global warming in the Tienshan Mountains, Central Asia”为题发表在Journal of Hydrology。新疆生地所张雪琪博士为第一作者。该研究得到了国家自然科学基金项目资助。

　　文章链接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S0022-1694(23)01100-9 

图1. 不同时间尺度上中亚天山地区干、湿季的极端降水变率特征。

图2. 全球每升温1 C极端降水变率的变化以及不同时间尺度的相对重要性。

注：(a) 受全球平均温度变化约束的极端降水总变率的变化（较前工业时期，全球升温1.5 C时PRCPTOT相对于1976-2005年的变化）（mm/ C）。(b)区域平均的极端降水变率。(c到h) (c)日、(d)周、(e)月、(f)季内、(g)年和(h)年际极端降水变率变化与全球平均温度变化的比例除以受全球平均温度变化约束的总变率变化。并在每个子图中给出了该区域不同尺度的相对重要性的平均值。面板显示了14个CMIP6模型中依靠第一次实现（r1i1p1fi）的MME中值变化。80%（或更多）的CMIP6模型对MME中位数变化的符号达成一致的区域用酒红色的点[0.40 0 0.12]表示。信噪比大于或等于1的区域用红心的点表示[0.70 0.09 0.17]。盒形图的垂直线代表集合的中位数，盒图的边界表示所有参与计算的成员模型的第一和第三个四分位数。盒图的胡须从盒限延伸到最小和最大值。

图3. 历史时期中亚天山地区气温变化。左侧图自上而下分别是(a)未经过滤处理的，（b）日尺度，(c)周尺度，(d)月尺度，(e)季节内，(f)年内和(g)年际尺度上的日平均气温变化及相应的变率。右侧图是中亚天山地区干、湿季的气温距平变化。