解析不同空間尺度下極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)印記與歸因

解析不同空間尺度下極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)印記與歸因一、引言1.1研究背景與意義在全球氣候變化的大背景下，極端降水事件的發(fā)生頻率、強(qiáng)度和時(shí)空分布正經(jīng)歷著顯著變化，這些變化對(duì)人類(lèi)社會(huì)和自然生態(tài)系統(tǒng)造成了極為嚴(yán)重的影響。從人類(lèi)社會(huì)層面來(lái)看，極端降水往往引發(fā)洪水、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著城鄉(xiāng)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。如2021年7月，河南鄭州遭遇罕見(jiàn)特大暴雨，短短數(shù)小時(shí)內(nèi)降雨量突破歷史極值，城市內(nèi)澇嚴(yán)重，大量房屋被淹，交通癱瘓，基礎(chǔ)設(shè)施遭受重創(chuàng)，眾多居民的生活陷入困境，這場(chǎng)災(zāi)害還導(dǎo)致了大量人員傷亡和巨額的經(jīng)濟(jì)損失。極端降水事件還會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響，暴雨可能引發(fā)農(nóng)田漬澇，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收，影響糧食安全，進(jìn)而威脅到全球數(shù)億人口的生計(jì)。干旱與暴雨交替出現(xiàn)的極端降水模式，還會(huì)加劇水資源短缺問(wèn)題，影響城市供水、工業(yè)用水等，制約經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在自然生態(tài)系統(tǒng)方面，極端降水事件會(huì)打破生態(tài)系統(tǒng)的原有平衡。對(duì)于森林生態(tài)系統(tǒng)，暴雨可能引發(fā)水土流失，破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響植物根系的生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收，導(dǎo)致樹(shù)木死亡，進(jìn)而影響整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性；對(duì)于濕地生態(tài)系統(tǒng)，降水的異常變化可能改變濕地的水位和水質(zhì)，影響濕地生物的棲息環(huán)境，威脅到許多珍稀物種的生存。極端降水還會(huì)影響河流和湖泊的水文過(guò)程，改變水體的含沙量、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量等，對(duì)水生生物的生存和繁衍產(chǎn)生不利影響。大量研究表明，人類(lèi)活動(dòng)在全球和區(qū)域降水變化中扮演著重要角色。自工業(yè)革命以來(lái)，人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致大氣中溫室氣體濃度急劇上升，如二氧化碳、甲烷等，這些溫室氣體的排放增強(qiáng)了大氣的溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球氣候變暖，進(jìn)而影響了全球的水循環(huán)過(guò)程，使得極端降水事件的發(fā)生概率和強(qiáng)度發(fā)生變化。大氣污染排放、土地利用變化等人類(lèi)活動(dòng)也會(huì)對(duì)區(qū)域氣候產(chǎn)生影響，改變局部的大氣環(huán)流和水汽輸送，進(jìn)而影響極端降水的時(shí)空分布。然而，目前對(duì)于不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)影響機(jī)制尚未完全明晰。在全球尺度上，雖然已經(jīng)認(rèn)識(shí)到全球變暖與極端降水事件之間存在關(guān)聯(lián)，但具體的影響路徑和量化關(guān)系仍有待進(jìn)一步研究；在區(qū)域尺度上，不同地區(qū)的氣候條件、地形地貌、人類(lèi)活動(dòng)方式等存在差異，使得人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響呈現(xiàn)出復(fù)雜的區(qū)域特征。因此，深入研究不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義。從科學(xué)意義上講，通過(guò)對(duì)不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因研究，可以深化對(duì)氣候變化過(guò)程中極端降水響應(yīng)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，完善氣候系統(tǒng)的理論框架，為氣候預(yù)測(cè)和模擬提供更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。這有助于我們更準(zhǔn)確地理解氣候系統(tǒng)的內(nèi)部物理過(guò)程，揭示人類(lèi)活動(dòng)與自然因素在極端降水變化中的相對(duì)貢獻(xiàn)，填補(bǔ)當(dāng)前在極端降水變化影響機(jī)制研究方面的空白。從現(xiàn)實(shí)意義來(lái)看，準(zhǔn)確識(shí)別不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)信號(hào)，能夠?yàn)橹贫茖W(xué)合理的氣候變化應(yīng)對(duì)策略提供依據(jù)。對(duì)于政策制定者而言，了解人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響，有助于他們制定針對(duì)性的減排政策和適應(yīng)措施，減緩氣候變化的不利影響，降低極端降水事件帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于城市規(guī)劃者和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)者來(lái)說(shuō)，研究結(jié)果可以幫助他們?cè)诔鞘幸?guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中充分考慮極端降水的影響，提高城市和基礎(chǔ)設(shè)施的抗災(zāi)能力。加強(qiáng)對(duì)不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因研究，對(duì)于保護(hù)人類(lèi)社會(huì)和自然生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在全球尺度的極端降水變化研究方面，國(guó)際上諸多學(xué)者利用全球氣候模式（GCMs）開(kāi)展了大量研究。IPCC第六次評(píng)估報(bào)告指出，隨著全球平均氣溫的升高，大氣中水汽含量增加，這為極端降水的發(fā)生提供了更為充足的水汽條件，使得全球許多地區(qū)極端降水事件的強(qiáng)度和頻率呈上升趨勢(shì)。有研究通過(guò)分析長(zhǎng)期的全球降水觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)自20世紀(jì)中葉以來(lái)，全球陸地極端降水事件的發(fā)生頻率在部分地區(qū)顯著增加，特別是在中高緯度地區(qū)。在全球氣候模式模擬方面，CMIP系列模式被廣泛應(yīng)用于全球極端降水的模擬與預(yù)估。例如，CMIP6模式對(duì)未來(lái)不同排放情景下的全球極端降水變化進(jìn)行了模擬，結(jié)果顯示，在高排放情景下，全球極端降水事件的強(qiáng)度和頻率將進(jìn)一步增加。在國(guó)內(nèi)，學(xué)者們也對(duì)全球尺度極端降水變化進(jìn)行了相關(guān)研究。有學(xué)者利用再分析資料和衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)全球極端降水的時(shí)空分布特征進(jìn)行了分析，指出全球極端降水在空間上呈現(xiàn)出不均勻分布的特點(diǎn)，熱帶和亞熱帶地區(qū)是極端降水的高發(fā)區(qū)域。在全球氣候模式的評(píng)估方面，國(guó)內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)CMIP模式在中國(guó)區(qū)域的極端降水模擬能力進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)雖然模式能夠模擬出極端降水的一些基本特征，但在模擬的準(zhǔn)確性和細(xì)節(jié)方面仍存在一定的不足。在區(qū)域尺度極端降水變化研究中，不同地區(qū)的研究成果豐富多樣。在歐洲，有研究利用區(qū)域氣候模式（RCMs）對(duì)歐洲地區(qū)的極端降水進(jìn)行了模擬和分析，發(fā)現(xiàn)隨著氣候變化，歐洲部分地區(qū)的極端降水事件呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，特別是在北歐地區(qū)。在亞洲，對(duì)印度季風(fēng)區(qū)的研究表明，人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的氣溶膠排放變化對(duì)該地區(qū)的極端降水產(chǎn)生了重要影響。在中國(guó)，對(duì)不同區(qū)域的極端降水變化研究也取得了豐碩成果。例如，對(duì)華北地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)去幾十年間，該地區(qū)極端降水事件呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，但在某些年份也出現(xiàn)了極端強(qiáng)降水事件。對(duì)華南地區(qū)的研究表明，該地區(qū)極端降水事件的頻率和強(qiáng)度與熱帶海溫異常密切相關(guān)。在人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水影響的研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從多個(gè)角度展開(kāi)了探討。在溫室氣體排放方面，大量研究表明，二氧化碳等溫室氣體排放導(dǎo)致的全球變暖是影響極端降水變化的重要因素。有研究通過(guò)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，定量分析了溫室氣體排放對(duì)極端降水的影響，結(jié)果顯示，溫室氣體排放的增加使得極端降水事件的發(fā)生概率顯著增加。在氣溶膠排放方面，氣溶膠的直接輻射效應(yīng)和間接輻射效應(yīng)會(huì)影響大氣的能量平衡和云微物理過(guò)程，進(jìn)而影響極端降水。對(duì)東亞地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，人為排放的氣溶膠對(duì)該地區(qū)的極端降水有抑制作用，但這種影響在不同季節(jié)和地區(qū)存在差異。土地利用變化對(duì)極端降水的影響也受到了關(guān)注，城市化進(jìn)程導(dǎo)致的下墊面改變會(huì)影響地表的水分蒸發(fā)和熱量交換，從而改變局地的氣候條件，增加極端降水的風(fēng)險(xiǎn)。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在極端降水變化特征及人類(lèi)活動(dòng)影響研究方面取得了豐富成果，但仍存在一些不足和待解決問(wèn)題。在全球尺度上，不同氣候模式對(duì)極端降水變化的模擬結(jié)果存在較大差異，這使得對(duì)未來(lái)極端降水變化的預(yù)估存在較大不確定性。在區(qū)域尺度上，由于不同地區(qū)的氣候條件、地形地貌和人類(lèi)活動(dòng)的復(fù)雜性，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響機(jī)制尚未完全明確。不同人類(lèi)活動(dòng)因子（如溫室氣體排放、氣溶膠排放、土地利用變化等）之間的相互作用及其對(duì)極端降水的綜合影響也有待進(jìn)一步研究。觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)空覆蓋范圍和精度仍不能完全滿足研究需求，特別是在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)和海洋區(qū)域，觀測(cè)數(shù)據(jù)的缺乏限制了對(duì)極端降水變化的深入研究。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究致力于全面深入地探究不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因，主要內(nèi)容涵蓋以下幾個(gè)關(guān)鍵方面：全球尺度極端降水變化特征：通過(guò)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的全球降水觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致分析，深入研究全球尺度極端降水的變化趨勢(shì)，包括極端降水事件的頻率、強(qiáng)度在不同時(shí)間段的變化情況。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和再分析資料，準(zhǔn)確揭示全球極端降水的時(shí)空分布特征，明確哪些地區(qū)是極端降水的高發(fā)區(qū)域，以及這些區(qū)域在不同季節(jié)和年份的變化規(guī)律。同時(shí)，結(jié)合全球氣候模式（GCMs）的模擬結(jié)果，對(duì)全球極端降水變化進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充分析，評(píng)估模式對(duì)極端降水模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。區(qū)域尺度極端降水變化特征：選取具有代表性的多個(gè)區(qū)域，如亞洲季風(fēng)區(qū)、歐洲大陸、北美地區(qū)等，運(yùn)用區(qū)域氣候模式（RCMs）和高分辨率的觀測(cè)數(shù)據(jù)，深入剖析這些區(qū)域極端降水的變化特征。研究不同區(qū)域極端降水的變化趨勢(shì)，分析其與區(qū)域氣候系統(tǒng)的相互作用關(guān)系，探討地形、海陸分布等地理因素對(duì)區(qū)域極端降水的影響。以中國(guó)為例，利用中國(guó)氣象局提供的地面氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)，分析中國(guó)不同區(qū)域（如華北、華南、西北等）極端降水的時(shí)空變化特征，研究其與東亞季風(fēng)、西太平洋副熱帶高壓等大氣環(huán)流系統(tǒng)的關(guān)系。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響：從溫室氣體排放、氣溶膠排放、土地利用變化等多個(gè)方面，系統(tǒng)研究人類(lèi)活動(dòng)對(duì)不同空間尺度極端降水的影響。利用數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，定量分析溫室氣體排放增加導(dǎo)致的全球變暖對(duì)極端降水的影響機(jī)制，如大氣水汽含量增加、大氣環(huán)流變化等對(duì)極端降水頻率和強(qiáng)度的影響。通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)和模型模擬相結(jié)合的方法，研究氣溶膠排放對(duì)極端降水的直接和間接影響，分析氣溶膠的輻射效應(yīng)和云微物理效應(yīng)對(duì)極端降水的作用。探討土地利用變化（如城市化、森林砍伐、農(nóng)業(yè)開(kāi)墾等）對(duì)區(qū)域極端降水的影響，分析下墊面改變導(dǎo)致的地表能量平衡和水分循環(huán)變化對(duì)極端降水的影響。極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因：運(yùn)用先進(jìn)的檢測(cè)歸因方法，如最優(yōu)指紋法、貝葉斯模型平均法等，對(duì)不同空間尺度極端降水變化中的人類(lèi)活動(dòng)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)和歸因。通過(guò)對(duì)比觀測(cè)數(shù)據(jù)和氣候模式模擬結(jié)果，識(shí)別出人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的極端降水變化信號(hào)，區(qū)分自然因素和人類(lèi)活動(dòng)在極端降水變化中的相對(duì)貢獻(xiàn)。結(jié)合多模式集合模擬和觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因結(jié)果進(jìn)行不確定性分析，評(píng)估檢測(cè)歸因結(jié)果的可靠性和不確定性來(lái)源。1.3.2研究方法為實(shí)現(xiàn)上述研究目標(biāo)，本研究將綜合運(yùn)用多種研究方法，包括數(shù)據(jù)收集與分析、氣候模式模擬、檢測(cè)歸因方法等，具體如下：數(shù)據(jù)收集與分析：收集全球和區(qū)域尺度的降水觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括地面氣象站數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、再分析資料等。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。利用統(tǒng)計(jì)分析方法，如趨勢(shì)分析、相關(guān)分析、小波分析等，對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取極端降水的變化特征和趨勢(shì)。收集溫室氣體排放、氣溶膠排放、土地利用變化等人類(lèi)活動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)，分析這些數(shù)據(jù)與極端降水變化之間的關(guān)系。氣候模式模擬：利用全球氣候模式（GCMs）和區(qū)域氣候模式（RCMs）進(jìn)行數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)。在GCMs模擬中，選取具有代表性的模式，如CMIP6中的多個(gè)模式，進(jìn)行歷史模擬和未來(lái)情景模擬，分析全球極端降水的變化趨勢(shì)和特征。在RCMs模擬中，將GCMs的模擬結(jié)果作為邊界條件，對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行高分辨率的模擬，深入研究區(qū)域極端降水的變化特征和影響機(jī)制。通過(guò)對(duì)比不同模式的模擬結(jié)果，評(píng)估模式對(duì)極端降水模擬的性能和不確定性。檢測(cè)歸因方法：采用最優(yōu)指紋法，通過(guò)構(gòu)建氣候響應(yīng)模式，將觀測(cè)到的極端降水變化分解為自然因素和人類(lèi)活動(dòng)因素的貢獻(xiàn)，識(shí)別出人類(lèi)活動(dòng)在極端降水變化中的“指紋”信號(hào)。運(yùn)用貝葉斯模型平均法，考慮多種不確定性因素，對(duì)不同模型和數(shù)據(jù)來(lái)源的檢測(cè)歸因結(jié)果進(jìn)行綜合分析，得到更可靠的檢測(cè)歸因結(jié)果。結(jié)合多模式集合模擬和觀測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行不確定性分析，評(píng)估檢測(cè)歸因結(jié)果的不確定性范圍和來(lái)源。二、全球尺度極端降水變化檢測(cè)歸因2.1全球變暖與極端降水事件關(guān)系在全球氣候變化的大背景下，全球變暖與極端降水事件之間存在著緊密且復(fù)雜的關(guān)聯(lián)。隨著全球平均氣溫的持續(xù)攀升，大氣環(huán)流模式發(fā)生了顯著改變，這一變化對(duì)全球極端降水的頻率、強(qiáng)度和時(shí)空分布產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。從理論上來(lái)說(shuō)，全球變暖導(dǎo)致大氣中水汽含量增加。根據(jù)克勞修斯-克拉珀龍方程，氣溫每升高1℃，大氣的水汽承載能力約增加7%。大氣中更多的水汽為極端降水事件提供了更為充足的物質(zhì)基礎(chǔ)，使得極端降水的強(qiáng)度和頻率具備了增加的條件。當(dāng)大氣中的水汽含量超過(guò)一定閾值，在合適的動(dòng)力條件下，就容易形成強(qiáng)降水天氣，進(jìn)而增加極端降水事件發(fā)生的可能性。從歷史數(shù)據(jù)來(lái)看，眾多研究通過(guò)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的全球降水觀測(cè)資料分析，有力地證實(shí)了全球變暖與極端降水變化之間的關(guān)聯(lián)。IPCC第六次評(píng)估報(bào)告明確指出，自20世紀(jì)中葉以來(lái)，全球陸地極端降水事件的發(fā)生頻率在部分地區(qū)呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢(shì)。在中高緯度地區(qū)，如歐洲的部分區(qū)域，隨著全球變暖，極端降水事件的發(fā)生頻率明顯上升。有研究對(duì)歐洲1951-2010年的降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)極端降水事件的頻率以每10年約1.5%的速率增加。在北美地區(qū)，相關(guān)研究也表明，近幾十年來(lái)極端降水事件的強(qiáng)度和頻率都有所增加，特別是在一些沿海地區(qū)，極端降水引發(fā)的洪水災(zāi)害造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。在時(shí)空分布方面，全球極端降水呈現(xiàn)出不均勻的變化特征。熱帶和亞熱帶地區(qū)由于其特殊的地理位置和氣候條件，一直是極端降水的高發(fā)區(qū)域。在這些地區(qū)，充足的水汽和強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)為極端降水的形成提供了有利條件。隨著全球變暖，熱帶和亞熱帶地區(qū)的極端降水事件的強(qiáng)度和頻率可能進(jìn)一步增加。在東南亞地區(qū)，每年的季風(fēng)季節(jié)都會(huì)出現(xiàn)大量的降水，近年來(lái)極端降水事件愈發(fā)頻繁，如2021年印度部分地區(qū)遭遇了極端暴雨，引發(fā)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，導(dǎo)致大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。在全球其他地區(qū)，極端降水的時(shí)空分布也受到全球變暖的影響而發(fā)生改變。在一些原本降水較少的干旱和半干旱地區(qū)，極端降水事件的發(fā)生頻率有所增加，這種降水模式的改變對(duì)當(dāng)?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)系統(tǒng)和水資源管理帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。全球氣候模式（GCMs）的模擬結(jié)果也為全球變暖與極端降水事件的關(guān)系提供了有力的支持。在CMIP6的模擬實(shí)驗(yàn)中，多個(gè)模式均顯示，在未來(lái)不同排放情景下，隨著全球平均氣溫的升高，全球極端降水事件的強(qiáng)度和頻率將進(jìn)一步增加。在高排放情景下，到21世紀(jì)末，全球許多地區(qū)的極端降水強(qiáng)度可能增加20%以上。模式模擬還揭示了全球變暖對(duì)極端降水時(shí)空分布的影響機(jī)制，如大氣環(huán)流的變化導(dǎo)致水汽輸送路徑的改變，進(jìn)而影響不同地區(qū)極端降水的發(fā)生頻率和強(qiáng)度。2.2全球氣候模式模擬與預(yù)測(cè)全球氣候模式（GCMs）作為研究氣候變化的重要工具，在模擬和預(yù)測(cè)極端降水事件方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。目前，國(guó)際上常用的全球氣候模式眾多，如CMIP6（CoupledModelIntercomparisonProjectPhase6）中的ACCESS-CM2、CanESM5、CNRM-CM6-1等模式。這些模式基于大氣、海洋、陸地等多個(gè)子系統(tǒng)的物理過(guò)程，通過(guò)數(shù)值求解大氣運(yùn)動(dòng)方程、能量守恒方程、水汽守恒方程等，對(duì)全球氣候系統(tǒng)進(jìn)行模擬。在對(duì)極端降水事件的模擬中，全球氣候模式主要通過(guò)以下原理和方法實(shí)現(xiàn)。模式會(huì)考慮大氣中水汽的輸送、凝結(jié)和降水過(guò)程。大氣中的水汽在風(fēng)場(chǎng)的作用下進(jìn)行輸送，當(dāng)水汽達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)生凝結(jié)形成云滴，云滴進(jìn)一步增長(zhǎng)并合并形成雨滴，最終形成降水。模式會(huì)考慮大氣環(huán)流的影響，如副熱帶高壓、西風(fēng)帶等大氣環(huán)流系統(tǒng)的變化會(huì)影響水汽的輸送路徑和降水的分布。模式還會(huì)考慮地形對(duì)降水的影響，地形的起伏會(huì)導(dǎo)致氣流的上升和下沉，從而影響降水的形成和分布。在山區(qū)，氣流被迫抬升，容易形成地形雨，增加降水的強(qiáng)度和頻率。然而，全球氣候模式的模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)之間仍存在一定的差異。在極端降水的強(qiáng)度模擬方面，一些模式可能會(huì)低估或高估極端降水事件的強(qiáng)度。有研究對(duì)比了多個(gè)CMIP6模式對(duì)歐洲地區(qū)極端降水強(qiáng)度的模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)部分模式模擬的極端降水強(qiáng)度與觀測(cè)值存在較大偏差，這可能導(dǎo)致對(duì)極端降水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估不準(zhǔn)確。在極端降水的頻率模擬方面，模式也存在一定的誤差。一些模式可能無(wú)法準(zhǔn)確捕捉到極端降水事件的發(fā)生頻率，導(dǎo)致對(duì)極端降水變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)出現(xiàn)偏差。在模擬亞洲季風(fēng)區(qū)的極端降水時(shí)，部分模式對(duì)極端降水事件的頻率模擬與實(shí)際觀測(cè)存在差異，這可能與模式對(duì)季風(fēng)系統(tǒng)的模擬能力不足有關(guān)。全球氣候模式在模擬極端降水事件的時(shí)空分布方面也存在一定的局限性。模式對(duì)某些地區(qū)極端降水的空間分布模擬不夠準(zhǔn)確，可能無(wú)法準(zhǔn)確反映實(shí)際的降水分布特征。在模擬熱帶地區(qū)的極端降水時(shí)，部分模式對(duì)降水中心的位置和范圍模擬存在偏差，這可能影響對(duì)該地區(qū)極端降水事件的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。在時(shí)間尺度上，模式對(duì)極端降水事件的季節(jié)變化和年際變化的模擬也存在一定的誤差，這可能導(dǎo)致對(duì)極端降水事件的預(yù)測(cè)精度受到影響。全球氣候模式模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)的差異主要源于多個(gè)方面。模式的物理過(guò)程參數(shù)化方案存在不確定性，不同的參數(shù)化方案會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果的差異。模式對(duì)云微物理過(guò)程的參數(shù)化處理不同，會(huì)影響降水的形成和發(fā)展，從而導(dǎo)致模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)的偏差。觀測(cè)數(shù)據(jù)的誤差和不確定性也會(huì)對(duì)模式的驗(yàn)證和評(píng)估產(chǎn)生影響。地面氣象站的觀測(cè)數(shù)據(jù)可能存在觀測(cè)誤差，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在反演降水時(shí)也存在一定的不確定性，這些都會(huì)影響對(duì)模式模擬結(jié)果的準(zhǔn)確評(píng)估。模式的分辨率有限，無(wú)法精確捕捉到一些小尺度的天氣系統(tǒng)和地形特征，這也會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)的差異。在模擬山區(qū)的極端降水時(shí)，由于模式分辨率較低，無(wú)法準(zhǔn)確反映地形對(duì)降水的影響，從而導(dǎo)致模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)存在偏差。2.3人類(lèi)活動(dòng)對(duì)全球極端降水影響人類(lèi)活動(dòng)在全球極端降水變化中扮演著關(guān)鍵角色，其通過(guò)多種復(fù)雜機(jī)制對(duì)極端降水事件產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。溫室氣體排放是人類(lèi)活動(dòng)影響全球極端降水的重要因素之一。自工業(yè)革命以來(lái)，大量化石燃料的燃燒導(dǎo)致二氧化碳、甲烷等溫室氣體排放量急劇增加，使得大氣中的溫室氣體濃度顯著上升。這些溫室氣體在大氣層中形成了類(lèi)似“溫室”的效應(yīng)，阻礙了地球表面熱量向太空的散發(fā)，從而導(dǎo)致全球氣候變暖。全球變暖使得大氣中的水汽含量增加，為極端降水事件提供了更充足的水汽條件。大氣中水汽含量的增加使得降水的強(qiáng)度和頻率具備了增加的可能性，當(dāng)大氣中的水汽在合適的動(dòng)力條件下凝結(jié)成雨滴時(shí)，就可能形成極端降水事件。有研究表明，在過(guò)去的幾十年中，由于溫室氣體排放導(dǎo)致的全球變暖，使得全球許多地區(qū)的極端降水事件的強(qiáng)度和頻率呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。在一些中高緯度地區(qū)，極端降水事件的發(fā)生頻率明顯增加，給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。氣溶膠排放也是人類(lèi)活動(dòng)影響極端降水的重要方面。氣溶膠是指懸浮在大氣中的固體和液體顆粒物，主要來(lái)源于人類(lèi)活動(dòng)，如工業(yè)排放、交通運(yùn)輸、生物質(zhì)燃燒等。氣溶膠具有復(fù)雜的物理和化學(xué)性質(zhì)，其對(duì)極端降水的影響主要通過(guò)直接輻射效應(yīng)和間接輻射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。氣溶膠的直接輻射效應(yīng)是指氣溶膠可以吸收和散射太陽(yáng)輻射，從而改變大氣的能量平衡。當(dāng)氣溶膠吸收太陽(yáng)輻射時(shí)，會(huì)使大氣升溫，減少到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射，進(jìn)而影響地面的加熱和蒸發(fā)過(guò)程，對(duì)降水產(chǎn)生影響。氣溶膠的間接輻射效應(yīng)是指氣溶膠可以作為云凝結(jié)核，影響云的微物理過(guò)程，從而改變?cè)频墓鈱W(xué)性質(zhì)和降水效率。當(dāng)氣溶膠作為云凝結(jié)核時(shí)，會(huì)使云滴的數(shù)量增加，尺寸減小，導(dǎo)致云的反照率增加，降水效率降低。然而，氣溶膠對(duì)極端降水的影響在不同地區(qū)和不同條件下存在差異。在一些地區(qū)，氣溶膠的排放可能會(huì)抑制極端降水的發(fā)生，而在另一些地區(qū)，氣溶膠的排放可能會(huì)促進(jìn)極端降水的發(fā)生。對(duì)東亞地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，人為排放的氣溶膠對(duì)該地區(qū)的極端降水有抑制作用，但在某些特定的氣象條件下，氣溶膠的排放也可能會(huì)導(dǎo)致極端降水事件的增加。土地利用變化同樣對(duì)全球極端降水產(chǎn)生影響。隨著人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)土地的利用方式發(fā)生了巨大變化，如城市化進(jìn)程的加速、森林砍伐、農(nóng)業(yè)開(kāi)墾等。這些土地利用變化改變了地表的覆蓋狀況和下墊面性質(zhì)，進(jìn)而影響了地表的能量平衡和水分循環(huán)，對(duì)極端降水事件產(chǎn)生影響。城市化進(jìn)程導(dǎo)致大量的自然地表被不透水的人工表面所取代，如建筑物、道路、停車(chē)場(chǎng)等。這些人工表面的熱容量和粗糙度與自然地表不同，會(huì)導(dǎo)致地表的熱量?jī)?chǔ)存和釋放方式發(fā)生改變，進(jìn)而影響局地的氣候條件。城市化還會(huì)改變地表的水分蒸發(fā)和下滲過(guò)程，使得城市地區(qū)的徑流增加，洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)加大。在一些大城市，由于城市化的影響，極端降水事件引發(fā)的城市內(nèi)澇問(wèn)題日益嚴(yán)重。森林砍伐和農(nóng)業(yè)開(kāi)墾也會(huì)對(duì)極端降水產(chǎn)生影響。森林具有涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候的作用，森林砍伐會(huì)導(dǎo)致森林的生態(tài)功能喪失，使得地表的水分蒸發(fā)和下滲減少，土壤侵蝕加劇，進(jìn)而影響降水的形成和分布。農(nóng)業(yè)開(kāi)墾會(huì)改變土地的植被覆蓋和土壤結(jié)構(gòu)，影響地表的能量平衡和水分循環(huán)，對(duì)極端降水事件產(chǎn)生影響。在一些農(nóng)業(yè)地區(qū)，由于過(guò)度開(kāi)墾和不合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，導(dǎo)致土地退化，極端降水事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度增加。三、區(qū)域尺度極端降水變化檢測(cè)歸因3.1區(qū)域氣候變化與極端降水關(guān)系區(qū)域氣候變化與極端降水之間存在著緊密且復(fù)雜的聯(lián)系，這種聯(lián)系在不同地區(qū)呈現(xiàn)出多樣化的特征。以中國(guó)東部地區(qū)為例，其地處東亞季風(fēng)區(qū)，氣候受季風(fēng)環(huán)流和西太平洋副熱帶高壓等大氣環(huán)流系統(tǒng)的影響顯著。在過(guò)去幾十年中，中國(guó)東部地區(qū)的氣候發(fā)生了明顯變化，極端降水事件的頻率和強(qiáng)度也隨之改變。研究表明，隨著全球氣候變暖，中國(guó)東部地區(qū)的氣溫呈上升趨勢(shì)，這使得大氣中的水汽含量增加，為極端降水事件的發(fā)生提供了更為充足的水汽條件。西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度和位置變化也對(duì)中國(guó)東部地區(qū)的極端降水產(chǎn)生重要影響。當(dāng)西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)且位置偏北時(shí)，中國(guó)東部地區(qū)的水汽輸送增強(qiáng)，容易引發(fā)極端降水事件。在2016年，西太平洋副熱帶高壓異常偏強(qiáng)，導(dǎo)致中國(guó)東部地區(qū)夏季降水偏多，部分地區(qū)出現(xiàn)了極端強(qiáng)降水事件，引發(fā)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。南亞地區(qū)同樣是研究區(qū)域氣候變化與極端降水關(guān)系的典型區(qū)域。南亞地區(qū)主要受南亞季風(fēng)影響，每年的季風(fēng)季節(jié)帶來(lái)大量降水。然而，近年來(lái)，南亞地區(qū)的氣候發(fā)生了顯著變化，極端降水事件頻繁發(fā)生。印度作為南亞地區(qū)的主要國(guó)家，其極端降水事件的變化備受關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，印度的極端降水事件與全球氣候變化密切相關(guān)。隨著全球氣溫升高，印度地區(qū)的大氣環(huán)流發(fā)生改變，導(dǎo)致南亞季風(fēng)的強(qiáng)度和降水分布發(fā)生變化。人為排放的氣溶膠也對(duì)印度的極端降水產(chǎn)生影響。氣溶膠的排放會(huì)改變大氣的光學(xué)性質(zhì)和云微物理過(guò)程，進(jìn)而影響降水的形成和分布。在印度部分地區(qū)，由于氣溶膠排放的增加，導(dǎo)致云層的反照率增加，降水效率降低，極端降水事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度也受到影響。2018年，印度喀拉拉邦遭遇了極端暴雨，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，此次極端降水事件與南亞季風(fēng)的異常以及氣溶膠排放的影響密切相關(guān)。區(qū)域地形和海陸分布等地理因素也對(duì)極端降水事件有著重要影響。在山區(qū)，地形的起伏會(huì)導(dǎo)致氣流的上升和下沉，從而影響降水的形成和分布。當(dāng)暖濕氣流遇到山脈阻擋時(shí)，會(huì)被迫抬升，水汽冷卻凝結(jié)形成降水，使得山區(qū)的降水強(qiáng)度和頻率增加。在喜馬拉雅山脈南麓地區(qū)，由于地形的作用，該地區(qū)成為了世界上降水最為豐富的地區(qū)之一，極端降水事件也時(shí)有發(fā)生。海陸分布對(duì)極端降水的影響同樣顯著。沿海地區(qū)由于靠近海洋，水汽充足，且受海洋氣候的調(diào)節(jié)作用，極端降水事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度與內(nèi)陸地區(qū)存在差異。在一些沿海地區(qū)，如美國(guó)的墨西哥灣沿岸，由于受到熱帶氣旋的影響，極端降水事件頻繁發(fā)生，給當(dāng)?shù)貛?lái)了嚴(yán)重的災(zāi)害。3.2區(qū)域氣候模式模擬與預(yù)測(cè)區(qū)域氣候模式（RCMs）作為研究區(qū)域氣候變化的重要工具，在模擬和預(yù)測(cè)極端降水事件方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。與全球氣候模式相比，區(qū)域氣候模式能夠提供更高分辨率的模擬結(jié)果，更準(zhǔn)確地捕捉區(qū)域尺度的氣候特征和極端降水事件的變化。區(qū)域氣候模式的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在其高分辨率和對(duì)區(qū)域特征的精細(xì)刻畫(huà)上。區(qū)域氣候模式的水平分辨率通常在幾公里到幾十公里之間，遠(yuǎn)高于全球氣候模式的分辨率。這種高分辨率使得區(qū)域氣候模式能夠更準(zhǔn)確地模擬地形、海陸分布等地理因素對(duì)氣候的影響，從而更精確地模擬極端降水事件的發(fā)生和發(fā)展。區(qū)域氣候模式能夠考慮到區(qū)域尺度的大氣環(huán)流、水汽輸送等過(guò)程，對(duì)區(qū)域氣候系統(tǒng)的描述更加細(xì)致。在模擬山區(qū)的極端降水時(shí)，區(qū)域氣候模式可以通過(guò)高分辨率的地形數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確地反映地形對(duì)氣流的阻擋和抬升作用，從而更準(zhǔn)確地模擬出地形雨的形成和分布。在實(shí)際應(yīng)用中，區(qū)域氣候模式被廣泛用于模擬和預(yù)測(cè)不同地區(qū)的極端降水事件。在歐洲，有研究利用區(qū)域氣候模式對(duì)歐洲地區(qū)的極端降水進(jìn)行了模擬和分析，發(fā)現(xiàn)隨著氣候變化，歐洲部分地區(qū)的極端降水事件呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，特別是在北歐地區(qū)。在亞洲，對(duì)印度季風(fēng)區(qū)的研究表明，區(qū)域氣候模式能夠較好地模擬該地區(qū)極端降水的時(shí)空變化特征，揭示了人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的氣溶膠排放變化對(duì)該地區(qū)極端降水的影響。在中國(guó)，區(qū)域氣候模式也被用于研究不同區(qū)域的極端降水變化。有研究利用區(qū)域氣候模式對(duì)中國(guó)東部地區(qū)的極端降水進(jìn)行了模擬，結(jié)果顯示該模式能夠較好地再現(xiàn)中國(guó)東部地區(qū)極端降水的年際和年代際變化特征。為了評(píng)估區(qū)域氣候模式對(duì)極端降水事件模擬預(yù)測(cè)的能力，通常會(huì)將模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。在對(duì)中國(guó)華南地區(qū)極端降水的模擬研究中，通過(guò)對(duì)比區(qū)域氣候模式的模擬結(jié)果與地面氣象站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該模式能夠較好地模擬出極端降水的空間分布特征，但在模擬極端降水的強(qiáng)度和頻率時(shí)仍存在一定的偏差。在模擬美國(guó)中西部地區(qū)的極端降水時(shí)，區(qū)域氣候模式能夠捕捉到極端降水事件的一些主要特征，但在模擬極端降水的時(shí)間變化上存在一定的誤差。盡管區(qū)域氣候模式在模擬和預(yù)測(cè)極端降水事件方面取得了一定的進(jìn)展，但仍存在一些局限性。區(qū)域氣候模式的模擬結(jié)果受到初始條件和邊界條件的影響較大，不同的初始條件和邊界條件可能導(dǎo)致模擬結(jié)果的差異。區(qū)域氣候模式對(duì)一些復(fù)雜的物理過(guò)程，如云微物理過(guò)程、陸面過(guò)程等的描述還不夠完善，這也會(huì)影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和時(shí)空覆蓋范圍也會(huì)對(duì)區(qū)域氣候模式的評(píng)估和改進(jìn)產(chǎn)生影響。在一些觀測(cè)數(shù)據(jù)缺乏的地區(qū)，難以對(duì)區(qū)域氣候模式的模擬結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的驗(yàn)證和評(píng)估。3.3人類(lèi)活動(dòng)對(duì)區(qū)域極端降水影響人類(lèi)活動(dòng)在區(qū)域尺度上對(duì)極端降水事件的影響呈現(xiàn)出顯著的差異性，這種差異與不同地區(qū)的人類(lèi)活動(dòng)類(lèi)型、強(qiáng)度以及地理環(huán)境等因素密切相關(guān)。城市化進(jìn)程是影響區(qū)域極端降水的重要人類(lèi)活動(dòng)之一。以中國(guó)長(zhǎng)三角地區(qū)為例，該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，城市化速度迅猛，大量的農(nóng)田和自然植被被城市建筑和基礎(chǔ)設(shè)施所取代。城市化導(dǎo)致下墊面性質(zhì)發(fā)生改變，城市中的建筑物、道路等不透水表面大幅增加，使得地表徑流迅速增加，雨水難以滲透到地下。城市熱島效應(yīng)也較為明顯，城市區(qū)域的氣溫高于周邊地區(qū)，這會(huì)導(dǎo)致局地大氣環(huán)流發(fā)生變化，使得水汽更容易在城市上空聚集并形成降水。研究表明，長(zhǎng)三角地區(qū)的城市化使得極端降水事件的頻率和強(qiáng)度都有所增加。在2019年，上海遭遇了一次極端強(qiáng)降水事件，城市內(nèi)澇嚴(yán)重，交通癱瘓，這與城市化導(dǎo)致的下墊面變化和熱島效應(yīng)密切相關(guān)。在京津冀地區(qū)，城市化同樣對(duì)極端降水產(chǎn)生了重要影響。隨著城市化的快速發(fā)展，京津冀地區(qū)的城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，人口密度增加，工業(yè)活動(dòng)也日益頻繁。這些因素導(dǎo)致城市的熱島效應(yīng)增強(qiáng)，大氣的不穩(wěn)定度增加，為極端降水的發(fā)生提供了有利條件。京津冀地區(qū)的城市化還導(dǎo)致了區(qū)域內(nèi)的水汽循環(huán)發(fā)生改變，使得降水的時(shí)空分布更加不均勻。研究發(fā)現(xiàn)，京津冀地區(qū)的極端降水事件在城市化的影響下，其強(qiáng)度和頻率都有上升的趨勢(shì)。在2016年，河北部分地區(qū)遭遇了極端暴雨，引發(fā)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，此次事件與京津冀地區(qū)的城市化發(fā)展以及相關(guān)的人類(lèi)活動(dòng)密切相關(guān)。除了城市化，土地利用變化也是影響區(qū)域極端降水的重要因素。在一些農(nóng)業(yè)地區(qū)，大規(guī)模的農(nóng)業(yè)開(kāi)墾導(dǎo)致森林和草地面積減少，土地的植被覆蓋度降低。這使得地表的水分蒸發(fā)和下滲減少，土壤的保水能力下降，從而影響了區(qū)域的水循環(huán)過(guò)程，增加了極端降水事件的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。在亞馬遜雨林地區(qū)，由于大規(guī)模的森林砍伐用于農(nóng)業(yè)種植和畜牧業(yè)發(fā)展，導(dǎo)致該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，區(qū)域氣候發(fā)生改變。研究表明，亞馬遜雨林地區(qū)的森林砍伐使得當(dāng)?shù)氐臉O端降水事件的頻率和強(qiáng)度都有所增加，這不僅對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重破壞，也對(duì)全球氣候產(chǎn)生了一定的影響。氣溶膠排放對(duì)區(qū)域極端降水的影響也不容忽視。在一些工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，如歐洲的部分地區(qū)，大量的工業(yè)廢氣排放導(dǎo)致氣溶膠濃度增加。氣溶膠可以通過(guò)直接輻射效應(yīng)和間接輻射效應(yīng)影響大氣的能量平衡和云微物理過(guò)程，進(jìn)而影響極端降水。氣溶膠的直接輻射效應(yīng)會(huì)改變大氣的溫度分布，影響大氣的穩(wěn)定性；間接輻射效應(yīng)則會(huì)影響云滴的形成和增長(zhǎng)，改變?cè)频墓鈱W(xué)性質(zhì)和降水效率。在歐洲，有研究發(fā)現(xiàn)，氣溶膠排放對(duì)極端降水的影響在不同季節(jié)和地區(qū)存在差異。在某些地區(qū)，氣溶膠的排放可能會(huì)抑制極端降水的發(fā)生，而在另一些地區(qū)，氣溶膠的排放可能會(huì)促進(jìn)極端降水的發(fā)生。在夏季，氣溶膠的排放可能會(huì)導(dǎo)致云滴數(shù)量增加，降水效率降低，從而抑制極端降水的發(fā)生；而在冬季，氣溶膠的排放可能會(huì)導(dǎo)致云的反照率增加，大氣的能量平衡發(fā)生改變，從而促進(jìn)極端降水的發(fā)生。不同地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水影響存在差異的原因主要包括以下幾個(gè)方面。不同地區(qū)的人類(lèi)活動(dòng)類(lèi)型和強(qiáng)度不同，這直接導(dǎo)致了對(duì)極端降水影響的差異。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市地區(qū)，城市化和工業(yè)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響較為顯著；而在農(nóng)業(yè)地區(qū)，土地利用變化對(duì)極端降水的影響更為突出。不同地區(qū)的地理環(huán)境和氣候條件不同，這也使得人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響存在差異。在山區(qū)，地形對(duì)降水的影響較大，人類(lèi)活動(dòng)與地形因素相互作用，會(huì)對(duì)極端降水產(chǎn)生獨(dú)特的影響；而在沿海地區(qū)，海洋的調(diào)節(jié)作用和水汽輸送條件會(huì)影響人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響。不同地區(qū)的大氣環(huán)流和水汽輸送格局不同，這也會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響存在差異。在季風(fēng)區(qū)，季風(fēng)環(huán)流的變化會(huì)影響人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響；而在非季風(fēng)區(qū)，大氣環(huán)流的相對(duì)穩(wěn)定性使得人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響機(jī)制與季風(fēng)區(qū)有所不同。四、不同空間尺度人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因方法與挑戰(zhàn)4.1氣候模式與觀測(cè)數(shù)據(jù)一致性分析在探究不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因過(guò)程中，氣候模式與觀測(cè)數(shù)據(jù)的一致性分析是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。氣候模式通過(guò)對(duì)大氣、海洋、陸地等多個(gè)子系統(tǒng)的物理過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)描述和數(shù)值模擬，來(lái)預(yù)測(cè)和解釋氣候現(xiàn)象，而觀測(cè)數(shù)據(jù)則是對(duì)實(shí)際氣候狀況的直接記錄。將兩者進(jìn)行對(duì)比分析，能夠評(píng)估氣候模式的準(zhǔn)確性和可靠性，為深入理解極端降水變化的機(jī)制提供依據(jù)。在全球尺度上，諸多研究對(duì)全球氣候模式（GCMs）模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)在極端降水變化特征上的一致性進(jìn)行了探討。以CMIP6模式為例，其模擬結(jié)果在一定程度上能夠反映全球極端降水的變化趨勢(shì)。在對(duì)全球極端降水頻率變化的模擬中，部分CMIP6模式能夠捕捉到中高緯度地區(qū)極端降水頻率增加的趨勢(shì)，與觀測(cè)數(shù)據(jù)所顯示的特征具有一定的一致性。在極端降水強(qiáng)度的模擬方面，模式與觀測(cè)數(shù)據(jù)之間存在明顯差異。一些模式在模擬熱帶地區(qū)極端降水強(qiáng)度時(shí)，出現(xiàn)了高估或低估的情況。有研究對(duì)比了多個(gè)CMIP6模式對(duì)熱帶地區(qū)極端降水強(qiáng)度的模擬結(jié)果與衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)部分模式模擬的極端降水強(qiáng)度與觀測(cè)值的偏差可達(dá)20%-30%。這種差異的產(chǎn)生，一方面是由于模式對(duì)大氣中水汽輸送、云微物理過(guò)程等關(guān)鍵物理過(guò)程的描述存在不確定性。不同模式對(duì)云滴的形成、增長(zhǎng)和降水效率的參數(shù)化方案不同，導(dǎo)致對(duì)極端降水強(qiáng)度的模擬結(jié)果存在差異。觀測(cè)數(shù)據(jù)的誤差和不確定性也會(huì)影響兩者的一致性分析。衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)在反演降水時(shí)，會(huì)受到云的光學(xué)厚度、衛(wèi)星傳感器精度等因素的影響，導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)存在一定的誤差。在區(qū)域尺度上，區(qū)域氣候模式（RCMs）與觀測(cè)數(shù)據(jù)的一致性分析同樣具有重要意義。以中國(guó)區(qū)域?yàn)槔?，有研究利用區(qū)域氣候模式對(duì)中國(guó)不同地區(qū)的極端降水進(jìn)行模擬，并與地面氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。在對(duì)中國(guó)東部地區(qū)極端降水的模擬中，區(qū)域氣候模式能夠較好地模擬出極端降水的空間分布特征，如在長(zhǎng)江中下游地區(qū)和華南地區(qū)，模式能夠準(zhǔn)確地模擬出極端降水的高值區(qū)。在模擬極端降水的強(qiáng)度和頻率時(shí)，模式仍存在一定的偏差。在華北地區(qū)，模式對(duì)極端降水事件的頻率模擬與實(shí)際觀測(cè)相比，存在偏低的情況，這可能與模式對(duì)該地區(qū)大氣環(huán)流系統(tǒng)的模擬能力不足有關(guān)。區(qū)域氣候模式的模擬結(jié)果還受到初始條件和邊界條件的影響。不同的初始條件和邊界條件會(huì)導(dǎo)致模式模擬結(jié)果的差異，從而影響與觀測(cè)數(shù)據(jù)的一致性。地形對(duì)區(qū)域氣候模式模擬與觀測(cè)數(shù)據(jù)一致性的影響也不容忽視。在山區(qū)，地形的復(fù)雜性使得模式對(duì)氣流的模擬存在困難，進(jìn)而影響對(duì)極端降水的模擬。在喜馬拉雅山脈地區(qū)，由于地形陡峭，氣流在上升過(guò)程中會(huì)發(fā)生復(fù)雜的變化，區(qū)域氣候模式難以準(zhǔn)確模擬這種地形對(duì)氣流的影響，導(dǎo)致對(duì)該地區(qū)極端降水的模擬與觀測(cè)數(shù)據(jù)存在較大差異。除了地形因素，下墊面性質(zhì)的變化也會(huì)影響區(qū)域氣候模式模擬與觀測(cè)數(shù)據(jù)的一致性。城市化進(jìn)程導(dǎo)致城市下墊面性質(zhì)發(fā)生改變，區(qū)域氣候模式在模擬城市地區(qū)的極端降水時(shí)，若不能準(zhǔn)確考慮城市化對(duì)下墊面的影響，就會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)的偏差。在對(duì)北京等大城市的極端降水模擬中，模式若未充分考慮城市熱島效應(yīng)和下墊面不透水面積增加等因素，就會(huì)低估城市地區(qū)極端降水的強(qiáng)度和頻率。4.2檢測(cè)方法選擇與優(yōu)化在極端降水變化的檢測(cè)歸因研究中，常用的方法主要包括統(tǒng)計(jì)方法和模式模擬方法，它們各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性。統(tǒng)計(jì)方法在檢測(cè)極端降水變化中應(yīng)用廣泛。該方法主要基于歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理來(lái)分析極端降水事件的變化趨勢(shì)、頻率以及與其他變量之間的關(guān)系。在研究中，常用的統(tǒng)計(jì)方法有線性回歸、相關(guān)分析、小波分析等。線性回歸可以用于分析極端降水的長(zhǎng)期趨勢(shì)，通過(guò)建立極端降水指標(biāo)與時(shí)間的線性關(guān)系，來(lái)判斷極端降水是否存在上升或下降的趨勢(shì)。相關(guān)分析則可以用于研究極端降水與其他氣象要素（如氣溫、濕度等）之間的相關(guān)性，從而揭示極端降水變化的影響因素。小波分析能夠?qū)r(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度分析，識(shí)別出極端降水事件中的周期變化和突變特征。統(tǒng)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單直觀，能夠快速地從觀測(cè)數(shù)據(jù)中提取出一些基本的變化特征。它不需要復(fù)雜的物理模型和大量的計(jì)算資源，對(duì)于初步了解極端降水的變化情況具有重要意義。但統(tǒng)計(jì)方法也存在明顯的局限性。它依賴(lài)于歷史數(shù)據(jù)的質(zhì)量和長(zhǎng)度，如果數(shù)據(jù)存在誤差或缺失，會(huì)影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。統(tǒng)計(jì)方法通常只能揭示變量之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，難以深入解釋極端降水變化的物理機(jī)制。在分析極端降水與氣溫的關(guān)系時(shí)，統(tǒng)計(jì)方法可以發(fā)現(xiàn)兩者之間存在一定的相關(guān)性，但無(wú)法解釋這種相關(guān)性背后的物理過(guò)程。模式模擬方法是另一種重要的檢測(cè)歸因手段。全球氣候模式（GCMs）和區(qū)域氣候模式（RCMs）通過(guò)對(duì)大氣、海洋、陸地等多個(gè)子系統(tǒng)的物理過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)描述和數(shù)值模擬，來(lái)預(yù)測(cè)和解釋氣候現(xiàn)象，包括極端降水事件。在全球尺度上，GCMs可以模擬全球氣候系統(tǒng)的變化，分析全球極端降水的變化趨勢(shì)和特征。在CMIP6的模擬實(shí)驗(yàn)中，多個(gè)模式對(duì)全球極端降水的變化進(jìn)行了模擬，為研究全球極端降水變化提供了重要的參考。在區(qū)域尺度上，RCMs能夠提供更高分辨率的模擬結(jié)果，更準(zhǔn)確地捕捉區(qū)域尺度的氣候特征和極端降水事件的變化。通過(guò)將GCMs的模擬結(jié)果作為邊界條件，RCMs可以對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行高分辨率的模擬，深入研究區(qū)域極端降水的變化特征和影響機(jī)制。模式模擬方法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠綜合考慮多種物理過(guò)程的相互作用，對(duì)極端降水變化的物理機(jī)制進(jìn)行深入分析。它可以通過(guò)改變模式中的參數(shù)和強(qiáng)迫條件，進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)，定量分析不同因素對(duì)極端降水的影響。但模式模擬方法也存在一些問(wèn)題。模式的物理過(guò)程參數(shù)化方案存在不確定性，不同的參數(shù)化方案會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果的差異。模式對(duì)一些復(fù)雜的物理過(guò)程，如云微物理過(guò)程、陸面過(guò)程等的描述還不夠完善，這會(huì)影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。模式模擬結(jié)果還受到初始條件和邊界條件的影響，不同的初始條件和邊界條件可能導(dǎo)致模擬結(jié)果的差異。為了優(yōu)化檢測(cè)方法，提高對(duì)不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因的準(zhǔn)確性，可以從以下幾個(gè)方面入手。在統(tǒng)計(jì)方法方面，可以結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等，提高統(tǒng)計(jì)模型的預(yù)測(cè)能力和適應(yīng)性。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的非線性映射能力，能夠自動(dòng)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的復(fù)雜模式和規(guī)律，從而更好地預(yù)測(cè)極端降水事件。支持向量機(jī)則在小樣本、非線性分類(lèi)問(wèn)題上具有優(yōu)勢(shì)，可以用于識(shí)別極端降水事件中的人類(lèi)活動(dòng)信號(hào)。還可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，整合多源觀測(cè)數(shù)據(jù)，擴(kuò)大數(shù)據(jù)樣本量，提高統(tǒng)計(jì)分析的可靠性。在模式模擬方法方面，需要進(jìn)一步改進(jìn)模式的物理過(guò)程參數(shù)化方案，提高對(duì)云微物理過(guò)程、陸面過(guò)程等復(fù)雜物理過(guò)程的描述精度?？梢酝ㄟ^(guò)開(kāi)展更多的野外觀測(cè)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值敏感性試驗(yàn)，獲取更準(zhǔn)確的物理參數(shù)，優(yōu)化模式的參數(shù)化方案。還可以采用多模式集合模擬的方法，綜合多個(gè)模式的模擬結(jié)果，降低模式模擬的不確定性。結(jié)合統(tǒng)計(jì)方法和模式模擬方法，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)?？梢岳媒y(tǒng)計(jì)方法對(duì)模式模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估，發(fā)現(xiàn)模式中的不足和問(wèn)題。可以利用模式模擬結(jié)果為統(tǒng)計(jì)模型提供物理背景和解釋?zhuān)岣呓y(tǒng)計(jì)分析的科學(xué)性。通過(guò)以上優(yōu)化措施，可以提高檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性和可靠性，為深入研究不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因提供有力的支持。4.3不確定性分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在極端降水變化檢測(cè)歸因過(guò)程中，存在著諸多不確定性因素，這些因素對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估產(chǎn)生著重要影響，需要深入分析并采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。模式不確定性是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。不同的氣候模式在模擬極端降水變化時(shí)，由于其物理過(guò)程參數(shù)化方案、分辨率以及對(duì)云微物理過(guò)程、陸面過(guò)程等的描述不同，會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果存在顯著差異。在CMIP6模式中，不同模式對(duì)全球極端降水強(qiáng)度和頻率的模擬結(jié)果存在較大偏差。這使得在基于模式模擬結(jié)果進(jìn)行極端降水變化檢測(cè)歸因時(shí)，存在不確定性。模式對(duì)云微物理過(guò)程的參數(shù)化處理不同，會(huì)導(dǎo)致對(duì)降水形成和發(fā)展的模擬存在差異，進(jìn)而影響對(duì)極端降水事件的模擬準(zhǔn)確性。模式的分辨率也會(huì)影響模擬結(jié)果，較低的分辨率可能無(wú)法準(zhǔn)確捕捉到小尺度的天氣系統(tǒng)和地形特征，從而導(dǎo)致對(duì)極端降水的模擬出現(xiàn)偏差。數(shù)據(jù)誤差也是導(dǎo)致不確定性的重要來(lái)源。觀測(cè)數(shù)據(jù)在收集、傳輸和處理過(guò)程中可能會(huì)引入誤差，如地面氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)可能存在儀器誤差、觀測(cè)站點(diǎn)分布不均等問(wèn)題。在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，觀測(cè)站點(diǎn)稀少，無(wú)法準(zhǔn)確反映該地區(qū)的極端降水情況。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在反演降水時(shí)，也會(huì)受到云的光學(xué)厚度、衛(wèi)星傳感器精度等因素的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)存在誤差。再分析資料雖然綜合了多種觀測(cè)數(shù)據(jù)，但在同化過(guò)程中也會(huì)引入不確定性。檢測(cè)歸因方法本身也存在一定的不確定性。不同的檢測(cè)歸因方法基于不同的假設(shè)和原理，其結(jié)果可能存在差異。最優(yōu)指紋法在識(shí)別極端降水變化中的人類(lèi)活動(dòng)信號(hào)時(shí)，對(duì)模式模擬的氣候響應(yīng)和觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求較高，如果模式模擬存在誤差或觀測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果的可靠性。貝葉斯模型平均法雖然考慮了多種不確定性因素，但在模型選擇和參數(shù)估計(jì)過(guò)程中仍存在一定的主觀性，可能導(dǎo)致結(jié)果的不確定性。這些不確定性因素對(duì)極端降水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估產(chǎn)生了多方面的影響。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，通常會(huì)依據(jù)檢測(cè)歸因結(jié)果來(lái)估計(jì)極端降水事件發(fā)生的概率和強(qiáng)度，不確定性會(huì)導(dǎo)致對(duì)這些參數(shù)的估計(jì)存在偏差。如果模式不確定性導(dǎo)致對(duì)極端降水強(qiáng)度的模擬存在偏差，那么在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中對(duì)極端降水災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)也會(huì)不準(zhǔn)確。不確定性還會(huì)影響對(duì)極端降水變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，進(jìn)而影響風(fēng)險(xiǎn)管理策略的制定。如果無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)極端降水的變化趨勢(shì)，就難以制定出有效的應(yīng)對(duì)措施。為應(yīng)對(duì)這些不確定性，可采取以下策略。在模式發(fā)展方面，需要不斷改進(jìn)氣候模式的物理過(guò)程參數(shù)化方案，提高對(duì)云微物理過(guò)程、陸面過(guò)程等復(fù)雜物理過(guò)程的描述精度。通過(guò)開(kāi)展更多的野外觀測(cè)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值敏感性試驗(yàn)，獲取更準(zhǔn)確的物理參數(shù)，優(yōu)化模式的參數(shù)化方案。采用多模式集合模擬的方法，綜合多個(gè)模式的模擬結(jié)果，降低模式模擬的不確定性。在數(shù)據(jù)處理方面，加強(qiáng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制和評(píng)估，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。通過(guò)增加觀測(cè)站點(diǎn)的數(shù)量和優(yōu)化站點(diǎn)分布，提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)空覆蓋范圍。利用多種數(shù)據(jù)來(lái)源進(jìn)行交叉驗(yàn)證，減少數(shù)據(jù)誤差對(duì)檢測(cè)歸因結(jié)果的影響。在檢測(cè)歸因方法方面，進(jìn)一步發(fā)展和完善檢測(cè)歸因方法，提高方法的準(zhǔn)確性和可靠性。結(jié)合多種檢測(cè)歸因方法，進(jìn)行綜合分析，減少單一方法的局限性。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，充分考慮不確定性因素，采用概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方法，評(píng)估不同風(fēng)險(xiǎn)水平下極端降水事件的發(fā)生概率和影響程度。根據(jù)不確定性范圍，制定靈活的風(fēng)險(xiǎn)管理策略，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的不同情況。五、案例分析5.1中國(guó)區(qū)域極端降水變化中國(guó)地域遼闊，氣候類(lèi)型多樣，不同地區(qū)的極端降水變化呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征。通過(guò)對(duì)中國(guó)氣象局提供的長(zhǎng)時(shí)間序列地面氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)的深入分析，研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)區(qū)域極端降水在時(shí)空分布上存在顯著差異。在空間分布方面，中國(guó)極端降水呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域特征。華南地區(qū)由于其獨(dú)特的地理位置和氣候條件，受熱帶氣旋和季風(fēng)的影響較大，是極端降水的高發(fā)區(qū)域。在廣東、廣西等地，每年的汛期常常出現(xiàn)暴雨天氣，部分年份還會(huì)遭遇極端強(qiáng)降水事件。2018年廣東多地遭遇極端暴雨，引發(fā)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，造成了大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。長(zhǎng)江中下游地區(qū)也是極端降水的頻發(fā)區(qū)域，該地區(qū)降水豐富，且受副熱帶高壓和梅雨鋒的影響，在梅雨季節(jié)容易出現(xiàn)持續(xù)的強(qiáng)降水天氣。2020年長(zhǎng)江中下游地區(qū)遭遇了“超級(jí)暴力梅”，降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大，導(dǎo)致多地發(fā)生洪澇災(zāi)害。華北地區(qū)雖然年降水量相對(duì)較少，但在某些年份也會(huì)出現(xiàn)極端強(qiáng)降水事件。2012年北京“7?21”特大暴雨，造成了嚴(yán)重的城市內(nèi)澇和人員傷亡，這場(chǎng)暴雨的降水量和降水強(qiáng)度均突破了歷史紀(jì)錄。從時(shí)間變化趨勢(shì)來(lái)看，中國(guó)不同地區(qū)的極端降水變化趨勢(shì)也有所不同。在過(guò)去幾十年中，中國(guó)南方地區(qū)的極端降水事件呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。研究表明，1961-2010年期間，中國(guó)南方地區(qū)極端降水事件的頻率和強(qiáng)度均有顯著增加。華南地區(qū)極端降水事件的頻率以每10年約2%的速率增加，長(zhǎng)江中下游地區(qū)極端降水事件的強(qiáng)度也呈上升趨勢(shì)。相比之下，中國(guó)北方地區(qū)的極端降水事件在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)出波動(dòng)變化的趨勢(shì)。在某些年份，北方地區(qū)會(huì)出現(xiàn)極端強(qiáng)降水事件，如2021年河南鄭州的“7?20”特大暴雨，降水強(qiáng)度和降水量均達(dá)到了歷史極值。但從長(zhǎng)期來(lái)看，北方地區(qū)極端降水事件的頻率和強(qiáng)度并沒(méi)有呈現(xiàn)出明顯的增加或減少趨勢(shì)。為了進(jìn)一步探究中國(guó)區(qū)域極端降水變化的原因，研究人員利用數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)數(shù)據(jù)分析了人類(lèi)活動(dòng)對(duì)極端降水的影響。結(jié)果表明，人類(lèi)活動(dòng)在其中扮演了重要角色。溫室氣體排放導(dǎo)致的全球變暖使得大氣中的水汽含量增加，為極端降水事件的發(fā)生提供了更充足的水汽條件。隨著全球氣候變暖，中國(guó)地區(qū)的氣溫呈上升趨勢(shì)，大氣中的水汽含量也隨之增加。當(dāng)這些水汽在合適的動(dòng)力條件下凝結(jié)成雨滴時(shí)，就可能形成極端降水事件。氣溶膠排放對(duì)中國(guó)區(qū)域極端降水也產(chǎn)生了影響。在中國(guó)，工業(yè)排放、交通運(yùn)輸?shù)热祟?lèi)活動(dòng)導(dǎo)致氣溶膠濃度增加。氣溶膠可以通過(guò)直接輻射效應(yīng)和間接輻射效應(yīng)影響大氣的能量平衡和云微物理過(guò)程，進(jìn)而影響極端降水。在一些工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，氣溶膠的排放可能會(huì)抑制極端降水的發(fā)生；而在另一些地區(qū)，氣溶膠的排放可能會(huì)促進(jìn)極端降水的發(fā)生。城市化進(jìn)程導(dǎo)致的下墊面改變也是影響中國(guó)區(qū)域極端降水的重要因素。隨著城市化的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，大量的自然地表被不透水的人工表面所取代，如建筑物、道路等。這些人工表面的熱容量和粗糙度與自然地表不同，會(huì)導(dǎo)致地表的熱量?jī)?chǔ)存和釋放方式發(fā)生改變，進(jìn)而影響局地的氣候條件。城市化還會(huì)改變地表的水分蒸發(fā)和下滲過(guò)程，使得城市地區(qū)的徑流增加，洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)加大。在一些大城市，如北京、上海等，由于城市化的影響，極端降水事件引發(fā)的城市內(nèi)澇問(wèn)題日益嚴(yán)重。5.2其他典型區(qū)域案例歐洲作為全球氣候研究的重要區(qū)域，其極端降水變化及人類(lèi)活動(dòng)影響備受關(guān)注。歐洲地區(qū)的極端降水呈現(xiàn)出明顯的時(shí)空變化特征。在空間上，北歐地區(qū)極端降水事件呈增加趨勢(shì)，而南歐部分地區(qū)則出現(xiàn)減少趨勢(shì)。在時(shí)間上，過(guò)去幾十年中，歐洲極端降水事件的頻率和強(qiáng)度在不同時(shí)段存在波動(dòng)變化。有研究表明，在1961-1990年期間，歐洲部分地區(qū)極端降水事件的頻率有所增加；而在1991-2020年期間，這種變化趨勢(shì)在不同區(qū)域有所差異。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)歐洲極端降水的影響主要體現(xiàn)在溫室氣體排放、氣溶膠排放和土地利用變化等方面。溫室氣體排放導(dǎo)致的全球變暖使得歐洲地區(qū)氣溫升高，大氣中的水汽含量增加，為極端降水事件的發(fā)生提供了更充足的水汽條件。研究發(fā)現(xiàn)，歐洲地區(qū)的氣溫上升與極端降水事件的增加存在顯著的相關(guān)性。氣溶膠排放對(duì)歐洲極端降水的影響較為復(fù)雜。在一些工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，氣溶膠的排放可能會(huì)抑制極端降水的發(fā)生；而在另一些地區(qū)，氣溶膠的排放可能會(huì)促進(jìn)極端降水的發(fā)生。在北歐地區(qū)，氣溶膠的排放可能會(huì)導(dǎo)致云滴數(shù)量增加，降水效率降低，從而抑制極端降水的發(fā)生；而在南歐地區(qū)，氣溶膠的排放可能會(huì)導(dǎo)致云的反照率增加，大氣的能量平衡發(fā)生改變，從而促進(jìn)極端降水的發(fā)生。土地利用變化也對(duì)歐洲極端降水產(chǎn)生了影響。隨著城市化進(jìn)程的加快，城市下墊面性質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)增強(qiáng)，大氣的不穩(wěn)定度增加，為極端降水的發(fā)生提供了有利條件。在一些大城市，如倫敦、巴黎等，城市化導(dǎo)致的極端降水事件增加，城市內(nèi)澇問(wèn)題日益嚴(yán)重。北美地區(qū)的極端降水變化同樣呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征。在空間上，北美東部地區(qū)極端降水事件較多，而西部地區(qū)則相對(duì)較少。在時(shí)間上，過(guò)去幾十年中，北美地區(qū)極端降水事件的頻率和強(qiáng)度也存在變化。有研究表明，在20世紀(jì)后半葉，北美東部地區(qū)極端降水事件的頻率和強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)北美極端降水的影響主要體現(xiàn)在溫室氣體排放和土地利用變化等方面。溫室氣體排放導(dǎo)致的全球變暖使得北美地區(qū)氣溫升高，大氣中的水汽含量增加，為極端降水事件的發(fā)生提供了更充足的水汽條件。研究發(fā)現(xiàn)，北美地區(qū)的氣溫上升與極端降水事件的增加存在顯著的相關(guān)性。土地利用變化對(duì)北美極端降水的影響也較為明顯。隨著城市化進(jìn)程的加快，城市下墊面性質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)增強(qiáng)，大氣的不穩(wěn)定度增加，為極端降水的發(fā)生提供了有利條件。在一些大城市，如紐約、洛杉磯等，城市化導(dǎo)致的極端降水事件增加，城市內(nèi)澇問(wèn)題日益嚴(yán)重。森林砍伐和農(nóng)業(yè)開(kāi)墾等土地利用變化也會(huì)影響北美地區(qū)的極端降水。森林砍伐導(dǎo)致森林的涵養(yǎng)水源能力下降，地表徑流增加，容易引發(fā)極端降水事件。農(nóng)業(yè)開(kāi)墾改變了土地的植被覆蓋和土壤結(jié)構(gòu)，影響了地表的能量平衡和水分循環(huán)，對(duì)極端降水事件產(chǎn)生影響。將歐洲和北美地區(qū)與中國(guó)區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，不同區(qū)域在極端降水變化及人類(lèi)活動(dòng)影響方面存在異同點(diǎn)。在相同點(diǎn)方面，溫室氣體排放導(dǎo)致的全球變暖都是影響極端降水變化的重要因素，使得各地區(qū)大氣中的水汽含量增加，為極端降水事件的發(fā)生提供了更充足的水汽條件。城市化進(jìn)程導(dǎo)致的下墊面改變也都對(duì)各地區(qū)的極端降水產(chǎn)生了影響，使得城市地區(qū)的極端降水事件增加，城市內(nèi)澇問(wèn)題日益嚴(yán)重。在不同點(diǎn)方面，各地區(qū)的地理環(huán)境和氣候條件不同，導(dǎo)致極端降水的時(shí)空分布特征存在差異。中國(guó)地域遼闊，氣候類(lèi)型多樣，極端降水在不同地區(qū)的變化特征各不相同；歐洲和北美地區(qū)的氣候類(lèi)型相對(duì)較為單一，極端降水的變化特征在區(qū)域內(nèi)相對(duì)較為一致。各地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)的類(lèi)型和強(qiáng)度不同，對(duì)極端降水的影響機(jī)制也存在差異。在中國(guó)，氣溶膠排放對(duì)極端降水的影響較為復(fù)雜，在不同地區(qū)和不同季節(jié)存在差異；而在歐洲和北美地區(qū)，氣溶膠排放對(duì)極端降水的影響相對(duì)較為明確。六、結(jié)論與展望6.1研究結(jié)論總結(jié)本研究圍繞不同空間尺度極端降水變化的人類(lèi)活動(dòng)檢測(cè)歸因