全球变暖使大气的持水能力增加,水循环过程受到影响,降水特征发生改变。降水特征的变化通过影响旱涝灾害、水电站和城市排水系统,直接对社会产生重大影响。理解全球增暖下降水特征的变化不仅对气候变化研究十分重要,而且对水资源管理和农业活动也意义重大。同时,应对气候变化,需要开展降水变化检测归因方面的研究。然而区域降水变化的检测一直是一个挑战。同时,人类活动导致的气候变化是否通过其对东亚降水的可检测的作用表现出来,仍然不得而知。

最近,围绕着近50年中国东部日降水总量随强度分布的变化问题,中国科学院大气物理研究所马双梅和周天军等人,基于降水观测资料,结合CMIP5模式历史气候模拟分离强迫试验结果,并使用最有指纹检测归因方法,指出人类活动对近50年中国东部地区日降水量分布向更高日降水强度的偏移具有可检测和可归因的影响。观测到的日降水分布由弱降水事件向强降水事件的偏移主要源于温室气体强迫的贡献,人为气溶胶强迫部分抵消了温室气体强迫的作用。除了热力作用,温室气体强迫导致的全球增暖使相邻海洋和通过中纬度西风向中国东部地区的水汽输送增强,利于该地更强降水的发生。人为气溶胶导致的地表冷却在一定程度上抵消了温室气体强迫导致的水汽输送的增强。

以上成果于2017年发表于《气候杂志》(Journal of Climate)。

论文信息:Ma, S.,T. Zhou*, D. Stone, D. Polson, A. Dai, P. Stott, H.
Storch, Y. Qian, C. Burke, P. Wu, L. Zou, and A. Ciavarella, 2017:
Detectable anthropogenic shift toward heavy precipitation over eastern
China.Journal of Climate
, 30, 1381-1396, doi:10.1175/JCLI-D-16-0311.1.

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图1:1956−2005年,观测和模式模拟中,中国东部20个强度等级对应的区域平均降水量的变化(单位:mm
。每个强度等级降水事件对年总降水量的贡献均为5%。灰色柱和黑色线表示观测结果。红色线、棕色线、蓝色线、橙色线和绿色线依次表示所有外强迫、人为强迫、温室气体强迫、人为气溶胶强迫和自然强迫试验多模式集合平均的结果。通过双侧t统计检验的0.05显著性水平的趋势用淡紫色的五角星标注。日降水事件降水量随日降水强度等级分布的变化的最优指纹检测分析结果。实心圆和实误差线分别表示回归系数β的最优估计值和5−95%不确定范围。虚误差线对应内部变率加倍,β的5−95%不确定范围。中国东部区域平均降水和水汽收支各项的线性趋势(单位:mm
-1
。X轴中的P为降水,E为蒸发,-“vdq”为水平水汽平流,-“wdq”为垂直水汽平流,TH为热力项,DY为动力项。

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