这个充满暴雨的夏天，还只是一个开始

防走失，电梯直达

来源：环球科学

作者：二七

唐家湾弧状积雨云+雨幕（图片来源：高斯）

这个夏天，我仿佛一只锅里的青蛙，突然意识到自己已经身处气候变化的沸水中了。

打下这行字的时候，我的手机上恰好弹出了北京的暴雨橙色预警——在最近两个月内，类似的预警我已经收到了好几次。

同样开始频繁出现在新闻中的，是“1961年以来最强区域性暴雨”、“建站以来实测最大洪水”和“有气象记录以来最大日降水量”等等表述。单日降水记录和高温记录一样节节攀升，越来越多原本“百年一遇”甚至“千年一遇”的暴雨，正在以惊人的频率频繁出现。

通常，我们会将这样的情况概括为“极端天气事件”变得更加频繁和严重。但在这些极端事件背后，还隐藏着气候变化所带来的另一层面的后果，一个近十年来受到了更多关注的气候概念——降水变率的变化。

波动性

顾名思义，变率指的是波动性的变化。降水变率升高，就意味着降水更加不均匀。简单来说，一个月内降雨相对均匀地发生，还是在一天内下完一个月、甚至一年的雨，这两者相比，肯定是后者更不均匀，也就意味着变率更高。同样，当降水变率增强，那些更剧烈、更极端的气象灾害也更容易发生——例如这些反复突破历史极值的暴雨。

“我们对气候变化的认识，有一个循序渐进的过程，”中国科学院大气物理研究所的周天军研究员曾在一则科普视频中这样介绍道，“最早我们关注的是平均态的变化，例如平均温度是上升还是下降……后来我们发现极端气候的影响很大，所以我们关注极端的冷暖、极端的旱涝变化。”而再进一步，就是“开始关注变率本身的变化”。

北美一站点1901-1920年（上图）与2001-2020年（下图）逐日降水时间序列（纬度：41.7°N，经度：94.5°W）显示，降水变率正在增强。（图片来源：中国科学院大气物理研究所）

许多气候模式研究已经预测到了这样的未来。研究显示，全球平均气温每升高1℃，全球平均降水量就会增加1%~3%。这样的变化与大气保持水分的能力有关。气温上升时，大气可以容纳更多水分，也就有更多的水汽可以变为降水，因此带来了更充盈的降雨。

如果是均匀分布在一年中，年降水量增加3%看起来似乎不算什么。但气候变化会让降水变得更加复杂，换句话说，降水变率在增强。这意味着我们会在几天、甚至几小时内，迎接更极端的降雨量。在一篇2021年发表于《科学·进展》（Science Advances）的论文中，中国科学院大气物理研究所张文霞副研究员和周天军研究员等人估计，全球平均气温每升高1℃，降水变率就将增加约5%。

“降水变率越强，降水在时间上的分配越不均匀，水资源供给就越不稳定，”张文霞在接受《光明日报》采访时解释道。这很容易导致湿润期更湿润，而干旱期更干旱。例如，一些地区可能会在短短几天经历相当于一年的降雨量，而在剩下的很长一段时间遭受干旱，随后再次经历一阵暴雨。

这样的变化不一定会发生在地球上的每一个角落，但遗憾的是，会发生在地球的大部分区域。根据整体的降水量和降水变率，研究者将全球大体分为四类区域。其中，在高排放情景下，全球大约三分之二的地区将面临降雨量增加，并且降水变率增强的局面。这主要覆盖了热带、大部分季风性气候区域和中高纬度地区，中国也在其中。还有另外16%的地区，将变得整体更干旱，并且降水更多变。

研究者将全球降水模式分为四类，包括变湿且降水变率增强（蓝色），变干且降水变率增强（绿色），变湿且降水变率减弱（红色），变干且降水变率减弱（橙色）。可以看到，在高排放情景下，全球大部分地区都将迎来降水变率增强的未来。（图片来源：原论文）

百年间的变化

显然，这样的预测正在逐渐逼近现实。这不仅体现在我们自己的感受上，也呈现在切实的数据中。最近，张文霞和周天军等人收集了国际上所有可公开获取的逐日降水观测资料，分析了不同时间尺度下降水变率的变化。他们的研究结果发表于《科学》（Science）。

这一次，研究者清楚地看到，在过去一个世纪中，降水变率已经出现了明显的增强。这项研究也提供了第一个系统的观测证据，表明人为引起的气候变化正使全球降雨模式更加不稳定。

从1900年至2020年，75%以上（观测资料充足的）陆地区域已经展现出了降水变率的增加，其中最为突出的地区包括欧洲、澳大利亚和北美。这种增强涵盖了多个时间尺度，包括日尺度、月尺度和季节内尺度。平均而言，全球日降水变率每十年增加了1.2%。从1950年以来，随着全球平均气温的上升速率增加，降水变率的升高也更加明显。

从1950年开始，欧洲、澳大利亚和北美的降水变率（纵轴）展现出了明显的上升趋势（图片来源：原论文）

那么，“我们能否在观测到的降水变化中明确检测出人为因素的指纹？”论文中写道。研究者进行了进一步的归因分析，依次评估了温室气体排放和气溶胶排放等因素的影响，研究的最终结果将降水变率的增强归因为人为因素导致的温室气体排放。温室气体导致的全球平均温度上升，使大气的水汽含量增加，从而使得降水异常幅度增大、变率增强。（除温度带来的影响之外，大气环流会在某种程度上抵消全球变暖的影响，但作用有限，且往往存在明显的区域特征；另外全球变暖与大气环流的共同作用也会产生复杂的影响。）

下一个问题

7月4日，中国气象局发布了，其中写道：“极端天气气候事件趋多趋重，1961至2023年，中国平均年降水量呈增加趋势，平均每10年增加5.2毫米。中国极端高温和极端强降水事件趋多趋强，极端低温事件总体减少。”

图片来源：《中国气候变化蓝皮书（2024）》

“我们所焦虑的未来已经到来。”周天军表示，“我们观察到的降水日变率的增加，使得预测和应对环境影响变得更加困难。”同样，这样的快速和极端变化也对基础设施、经济发展，以及生态系统功能和碳汇的气候适应能力带来了重大风险。

“我们不能再说我们不知道，因为气候模式是明确的，”2021年诺贝尔物理学奖（其中两人因“对地球气候的物理建模、量化可变性和可靠地预测全球变暖”而获奖）的官方新闻稿中这样写道，“地球在变暖吗？是的。是因为大气中温室气体含量增加吗？是的。可以仅用自然因素来解释吗？不能。人为的排放是温度升高的原因吗？是的。”在气候科学的努力之下，科学家已经可以明确地回答这些问题。而接下来，我们需要回答下一个问题：“我们应该如何应对？”

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp0212

https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.abf8021

https://mp.weixin.qq.com/s/UlYVeo0nY5w0Q1_izbi4dA

https://www.bilibili.com/video/BV19F411a7RN/

https://www.cas.cn/cm/202407/t20240729_5027267.shtml

https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2021/popular-information/#content

https://www.eurekalert.org/news-releases/1052080

https://theconversation.com/landmark-new-research-shows-how-global-warming-is-messing-with-our-rainfall-233432