全球变暖预计将加剧水文循环和极端降水事件,对中国等人口大国构成严重气候风险。然而,现有基于遥感数据的研究存在偏差和冲突,且以往研究多聚焦雨季(5-9月),而忽略了其他季节的贡献,这可能导致对全年极端降水趋势的理解产生偏差。针对上述挑战,北京师范大学缪驰远团队基于观测的降水数据评估了中国极端降水在年和季节尺度上的差异性,揭示了中国极端降水的空间变化格局,并表明西北地区、青藏高原和东北地区等区域的极端降水呈现出加速增长的态势,其增长速率超过了全国平均水平。
图1 中国气象站分布图和气候分区。包括八个区域:1区,东北;2区,华北;3区,江淮;4区,华南;5区,西南;6区,青藏高原;7区,西北西部;8区,西北东部。
研究发现,大多数极端降水指数呈增强趋势。但CDD(连续干旱日数)和CWD(连续湿润日数)均显示下降趋势(图2),且CWD的下降幅度远大于CDD,表明极端降水事件的持续时间在缩短,但强度在增加。
图2 1961-2022年中国观测到的CDD空间趋势。实心点表示具有统计学显著趋势(p < 0.05)的站点。内嵌的山脊图显示了每个区域空间趋势的概率密度函数(PDFs),垂直线表示所有站点的50%分位数频率,每个PDF上方的数字表示区域。圆形条形图表示趋势减少(蓝色)或增加(红色)的中国比例。
最终,研究依据11个降水指数,量化了中国极端降水的空间异质性分布(图3)。通过计算各区域内CWD呈上升趋势的站点比例与CDD呈上升趋势的站点比例之比(CWD/CDD),来判断区域的干湿趋势。比值大于1表示区域整体趋于湿润,小于1则趋于干旱。研究表明,西南和华南地区变干。其中华南(Zone 4)地区降水极端事件持续时间缩短,但强度增加,表现为“高强度、短历时”的特点;西南地区(Zone 5)出现降水等级转变,小、中度降水减少,而强、极强降水增加,导致在总降水量(PRCPTOT)减少的背景下,极端事件风险反而升高。其他大部分地区呈现变湿的趋势,西北西部地区(Zone 7)和青藏高原地区(Zone 6)等地,极端降水的频率、强度和持续时间均增加;东北地区(Zone 1),降水由小向中、强降水转化,强度增加。
图3 1961-2022年中国极端降水变化模式示意图。降水等级划分为小雨(L)、中雨(M)和大雨(H),图中的“|”代表“且”。
此外,研究通过计算每个分区趋势幅度超过全国平均趋势的站点百分比,识别了东北、青藏高原和西北地区(Zones 1, 6, 7, 8)的极端降水增加趋势显著快于全国平均水平,表明西北部地区极端降水加速增加(图4)。
图4 区域极端降水趋势与国家平均趋势的比较:1961-2022年期间,中国极端降水趋势超过全国平均水平的站点百分比。正值(蓝色条)表示与全国平均值相比,极端降水增加更大;负值(红色条)表示与全国平均值相比,极端降水增加更小。
研究通过比较两个时期(1961-1990年 vs. 1991-2022年)的降水指数差异,揭示了中国极端降水的季节性差异(图5)。全国范围,冬季(DJF)的极端降水增加最为显著。西北部地区(Zones 1, 6, 7, 8)在所有季节均表现出极端降水的增强,其中冬季增幅尤其明显。
图5 1961-1990年至1991-2022年期间,分区1和6-8在季节尺度上观测到的标准化平均极端降水。MAM:3-5月,JJA:6-8月,SON:9-11月,DJF:12-2月。
该研究成果以“Heterogeneous patterns of change for annual and seasonal precipitation extremes in China over the past 60 years”为题,于2025年12月发表在《International Soil and Water Conservation Research》(IF = 7.3)。北京师范大学博士生苏佳佳为论文第一作者,缪驰远教授为论文通讯作者。该研究得到国家重点研发计划(2024YFF0809301)、国家自然科学基金(U24A20572)以及中央高校基本科研业务费等项目资助。
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209563392500139X?via%3Dihub