最新研究：人類活動(dòng)導(dǎo)致過(guò)去百年來(lái)全球降水率增強(qiáng)在古代，人類對(duì)自然現(xiàn)象的理解有限，不明白刮風(fēng)下雨等天氣現(xiàn)象的原理，也沒(méi)有掌握其發(fā)生規(guī)律。在那個(gè)科學(xué)知識(shí)匱乏的年代，我們的祖先發(fā)揮想象力，創(chuàng)造出有關(guān)“龍王”的神話故事，賦予“龍王”掌管降水的能力，想象洪澇和干旱等災(zāi)害是因?yàn)椤吧裣砂l(fā)威”降臨人間，所以每逢氣象災(zāi)害，人們就通過(guò)祈福儀式，以求減少災(zāi)害給人們帶來(lái)的影響。頻繁的氣候變化給各個(gè)地區(qū)帶來(lái)嚴(yán)重的氣象災(zāi)害影響，比如，2024年入夏以來(lái)，在中國(guó)的華南地區(qū)、長(zhǎng)江流域地區(qū)發(fā)生特大暴雨，洞庭湖決堤，牽動(dòng)著全國(guó)人民的心。8月份在甘肅、四川兩地，也發(fā)生了多起泥石流災(zāi)害，這樣的情況仿佛是“龍王”在“摸魚(yú)”和“亢奮”之間來(lái)回?fù)u擺，極端降水頻頻發(fā)生，很多地區(qū)“干濕轉(zhuǎn)換”劇烈，處于“水深火熱”之中。

7月21日，鄭州市內(nèi)，市民在轉(zhuǎn)移物資。圖片來(lái)源：新華社記者朱祥攝

那么，現(xiàn)代科學(xué)中的大氣理論，又是怎么解釋這種頻繁發(fā)生的極端天氣現(xiàn)象呢？近日，中國(guó)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LASG）張文霞副研究員等學(xué)者與英國(guó)氣象局合作，在《科學(xué)》（Science）雜志發(fā)表題為“人類活動(dòng)導(dǎo)致過(guò)去百年來(lái)全球降水變率增強(qiáng)”的研究論文，指出頻繁而劇烈的“干濕轉(zhuǎn)換”背后，其實(shí)是降水變率在變化，而造成這種變化的，正是我們?nèi)祟愖约??！敖邓兟试鰪?qiáng)”意味著什么？降水變率是指降水隨時(shí)間的波動(dòng)幅度，常以標(biāo)準(zhǔn)差衡量，包括年降水量、月降水量、日降水量的波動(dòng)幅度。降水變率的強(qiáng)弱變化反映了一個(gè)地區(qū)降水的穩(wěn)定性或波動(dòng)性。降水變率越強(qiáng)，降水在時(shí)間上的分布越不均勻，水資源供給越不穩(wěn)定，出現(xiàn)“濕期更濕、干期更干”的現(xiàn)象，“干濕轉(zhuǎn)換”更加劇烈，一個(gè)地區(qū)可能在某個(gè)時(shí)期經(jīng)歷更長(zhǎng)時(shí)間或者更強(qiáng)的極端干旱，而在隨后一段時(shí)間內(nèi)卻遭遇異常多雨，這種多變性就是降水變率增加的體現(xiàn)。降水變率的強(qiáng)弱變化直接影響到社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)的氣候可恢復(fù)力（ClimateResilience），是應(yīng)對(duì)氣候變化必須考慮的重要環(huán)節(jié)。比如，極端降水會(huì)造成城市內(nèi)澇，毀壞城市基礎(chǔ)設(shè)施。盡管根據(jù)氣候模式預(yù)估，全球降水變率將隨著未來(lái)增溫而增強(qiáng)，但人類活動(dòng)是否已經(jīng)改變了降水變率，目前尚無(wú)證據(jù)，對(duì)此，最新的研究給出了清晰的回答。該研究利用所有可以公開(kāi)獲取的逐日降水觀測(cè)資料，揭示了自1900年以來(lái)，在觀測(cè)資料充足的地區(qū)，全球約75%的陸地上降水變率已經(jīng)增強(qiáng)，特別是歐洲、澳大利亞和北美東部，增強(qiáng)趨勢(shì)尤為顯著，全球平均逐日降水變率增長(zhǎng)速度為1.2%/10年。

基于GHCN-Daily觀測(cè)資料的1900-2020年間逐日降水變率的線性趨勢(shì)。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)2021年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者克勞斯·哈塞爾曼（KlausHasselmann）提出最優(yōu)指紋法，采用該方法進(jìn)行檢測(cè)歸因研究后發(fā)現(xiàn)，降水變率的增強(qiáng)可歸因于工業(yè)化以來(lái)，人類活動(dòng)排放的溫室氣體的增加。溫室氣體排放引起大氣增溫，大氣增暖后持水能力增加，即大氣中容納的水汽含量增加，這就是經(jīng)典的克勞修斯—克拉伯龍方程（Clausius–Clapeyronrelation）。因此，當(dāng)降水發(fā)生時(shí)，即使降水系統(tǒng)的動(dòng)力條件不變，大氣水汽含量的增加也會(huì)使降水強(qiáng)度更大，從而使降水變率增強(qiáng)。這個(gè)過(guò)程就是大氣增溫的熱力效應(yīng)。另一方面，大氣環(huán)流的變化也會(huì)影響降水變率，稱為“動(dòng)力作用”。需要強(qiáng)調(diào)的是，由于大氣環(huán)流對(duì)全球增溫的響應(yīng)很復(fù)雜，且受到氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率的重要影響，“動(dòng)力作用”對(duì)降水變率的影響存在很強(qiáng)的年代際特征和區(qū)域差異。

圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)如何應(yīng)對(duì)“降水變率增強(qiáng)”？這項(xiàng)研究通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠^測(cè)分析、物理過(guò)程診斷和檢測(cè)歸因，為觀測(cè)中降水變率的增強(qiáng)提供了全面的認(rèn)識(shí)，指出了人類活動(dòng)對(duì)于降水變率的影響，為多尺度水循環(huán)增強(qiáng)提供了重要的新證據(jù)。極端事件之間劇烈和快速的轉(zhuǎn)換印證了“極端事件復(fù)合性”這一新特征。這不僅對(duì)當(dāng)前的氣候預(yù)測(cè)系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)，而且還將產(chǎn)生一系列社會(huì)和生態(tài)影響，包括水資源供給、社會(huì)和基礎(chǔ)設(shè)施的氣候恢復(fù)力、生態(tài)系統(tǒng)功能、陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯等。未來(lái)，這種降水變率的變化和影響將在增暖背景下持續(xù)增強(qiáng)，而變暖狀況是降水變率重要的影響因素。我國(guó)面臨水資源壓力和“旱澇”雙重夾擊，未來(lái)“龍王擺爛”帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，將給我們的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理、水資源調(diào)控帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。因此，社會(huì)各界亟需加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)和災(zāi)害防治能力，同時(shí)，公眾也要提高風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，重視氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警，做到“防范于未然”。參考文獻(xiàn)ZhangWenxia,TianjunZhou*,PeiliWu.2024.Anthropogenicamplificationofprecipitation