全球水循环的变化及其区域影响

1. 全球水循环的变化及其区域影响 丁一汇 中国气象局国家气候中心 2011年8月18日

2. 目录 （一）全球水循环变化的原因 （二）气候变暖对全球水循环变化的影响 （三）极端降水事件变化的检测和归因 （四) 气候变化对中国水循环的影响

3. （一）全球水循环变化的原因

4. 全球变暖将影响整个水循环过程 Bengtson,1998

5. 气候变暖影响水循环的原理 水循环由储存于地球上各种相态的水构成，并且通过地球气候系统不停地运动着。 （1） 在全球气候变化影响下，最明显的是温度变化。温度上升，可导致蒸发增加，大气水汽增加，尤其是在占全球面积70%的海洋上。 温度上升，同时导致大气持水能力增加，按Ｃ－Ｃ定律，温度每增加1°C，水份含量可增加７％（实际只有２－３％）。如果说相对湿度＝常数，实际大气的水汽也是增加的。　

6. C－C关系 • 饱和水气压公式es（T）→饱和比湿qs • 蒸发→Td或W→q • 由上两式可以得到相对湿度RH＝q/qs

7. 由于气候变暖后大气容纳更多的水汽，q与qs都增加，所以RH基本上保持不变。但是如果T上升十分明显，此时如果q增大不多，则RH减小，降水的可能性减小，所以，气候变暖后易出现干旱，这是因为把水气封存在大气中的结果。如果由于气候变暖进入大气的水分增加，q增大，则RH增大，更易出现降水，所以降水的强度会增加，但q只代表一个气柱的已存水汽，要形成暴雨必须有水汽不断地辐合。由于气候变暖后大气容纳更多的水汽，q与qs都增加，所以RH基本上保持不变。但是如果T上升十分明显，此时如果q增大不多，则RH减小，降水的可能性减小，所以，气候变暖后易出现干旱，这是因为把水气封存在大气中的结果。如果由于气候变暖进入大气的水分增加，q增大，则RH增大，更易出现降水，所以降水的强度会增加，但q只代表一个气柱的已存水汽，要形成暴雨必须有水汽不断地辐合。 →

8. （2）另一方面，大气环流也发生着变化，这导致水汽辐合和降水发生变化。（2）另一方面，大气环流也发生着变化，这导致水汽辐合和降水发生变化。 大气环流的变化十分重要，它与水汽通量和水汽通量的散度有关。水汽通量的散度要出现辐合，才能造成连续的降水增加，而水汽通量是q与风矢量的乘积。并且风的分量起更重要的作用。所以，环流场的改变是另一个使降水强度和总量变化的重要因子。大气环流在气候变化下也存在异常变化。区域的环流不断在改变。如果出现更多异常的环流型，如由纬向型变成经向性（如AO→负值），则气流的流动受阻，改变方向，并产生水汽辐合；而另一些地区产生更强的质量辐散和水汽辐散，前者会造成持续性大暴雨，后者会造成持续干旱甚至高温热浪。

9. （3）辐射强迫改变着加热，在地表直接影响蒸发和感热加热。后者可以向上输送热量和水汽，并造成层结的稳定度增加。气候变暖条件下，从短的时间尺度看，它可使地表蒸发和感热增加，其结果使以后的降水减少。因而，蒸发和感热的垂直输送对降水是负反馈。（3）辐射强迫改变着加热，在地表直接影响蒸发和感热加热。后者可以向上输送热量和水汽，并造成层结的稳定度增加。气候变暖条件下，从短的时间尺度看，它可使地表蒸发和感热增加，其结果使以后的降水减少。因而，蒸发和感热的垂直输送对降水是负反馈。

10. 上面三个原因一起就引起了水圈循环的变化，尤其降水特征（降水量，频率，强度，时段长度）和极端值和极端事件的变化。这是由于降水主要发生在天气系统中，增加的水汽与环流的变化产生的水汽辐合量值更大，从而使降水更强，但如降水总量变化不大，其降水期和频率会减少。

11. （4）由于气溶胶的存在可使整个降水量变化复杂化。增强和减弱降水的作用因条件而异。例如，气溶胶可以减少到达地表的太阳辐射，因而地面加热减少，这导致地面蒸发减少，导致降水也减少。大气中的某些含碳气溶胶可直接加热气溶胶层，以此降低水循环强度。这与由蒸发造成的潜热释放加热大气层使稳定度增加的效应是相同的。气溶胶影响是区域性的，目前对陆地降水的净作用是不清楚的。（4）由于气溶胶的存在可使整个降水量变化复杂化。增强和减弱降水的作用因条件而异。例如，气溶胶可以减少到达地表的太阳辐射，因而地面加热减少，这导致地面蒸发减少，导致降水也减少。大气中的某些含碳气溶胶可直接加热气溶胶层，以此降低水循环强度。这与由蒸发造成的潜热释放加热大气层使稳定度增加的效应是相同的。气溶胶影响是区域性的，目前对陆地降水的净作用是不清楚的。

12. (a) 1988－2004年可降水(整层水汽)的线性趋势(%/10年)。(b)全球海洋区域可降水量平均的距平时间序列及相应的线性趋势。(c)表征全球平均(80°N到80°S)的对流层上层水汽增加的情况，距平相对于1982至2004年的平均值，虚线表示亮温的线性趋势(单位：°C/10年)。 对流层上层平均温度偏差（T2-T12)

13. （二）气候变暖对全球水循环变化的影响

14. 1、近百年观测的变化 • 全球大气总降水量分布总体上没有表现出增加趋势，但在中高纬度降水增加，表现出气候变暖的影响，在副热带和热带地区由于大气环流等动力因子的影响，降水是减少的，全球季风区降水也是减少的，这使全球总降水量的变化复杂化。

15. （c） （a） （a） 1901至2005年间（a），（单位：％/100年）和1979至2005年间（b），（单位：％/10年）陆地上年降水量的线性趋势分布。灰色区域表示尚无足够多的数据计算出可信的趋势。（c）1900至2005年全球陆地年降水量距平的时间序列。距平变化相对于1961至1990年的平均值。平滑曲线表示不同数据集的年代际变化。 （b）

16. 右图：观测的每10°纬带平均的年降水量（细黑线）和50个模拟的集合降水曲线（细兰线），直的虚黑与红线，分别是趋势线。右图：观测的每10°纬带平均的年降水量（细黑线）和50个模拟的集合降水曲线（细兰线），直的虚黑与红线，分别是趋势线。 左图：绿（或黄）色区是观测和模式的降水增加区，灰色区表明观测和模拟不一致区域（取自Xuebin，Zhang，2007）

17. 近20-30年， 全球暴雨频率和强度以及干旱面积增加 大气水汽增加，凝结加热增加，降水系统更强，导致降水强度增加，天气系统收集水汽的面积更大（大于10倍以上的本身面积），因而洪涝/暴雨加强，相应干旱面积增加。

18. Trend % per decade for 1951-2003 contribution from very wet days 上图：1951-2003年大雨日的变化趋势（%/10年） 下图：大雨日距平变化时间序列 （IPCC，AR4，2007）

19. 大部分地区的干旱正在增加 1900到2002年月平均Palmer 干旱指数(PDSI)的最优空间分布型。 干旱化呈上升趋势，近30年干旱明显加剧。 与PDSI最优空间分布型相对应的时间序列 （IPCC，AR4，2007）

20. 全球900多条河流百年以上记录的分析表明，入海淡水量有三分之二呈下降趋势，只有三分之一是增加的，并未完全反映气候变暖的影响（人类活动本身对水资源利用的影响）。全球900多条河流百年以上记录的分析表明，入海淡水量有三分之二呈下降趋势，只有三分之一是增加的，并未完全反映气候变暖的影响（人类活动本身对水资源利用的影响）。 • 由于降水的季节特征发生了变化，即:冬春降水增加以及冰川的融化使径流最大值出现的时间移到春季，因而夏季干旱的风险增大，水资源更为脆弱。 • 冰川退却与融化以及积雪更早的融化使最大流量由夏季移向春季，或由春季移向冬季，使夏秋出现更低的流量，或使已存在的低流量更低。明显增加了流域的水资源脆弱性。

21. 降水的类型和性质发生了变化，小到中雨频率普遍减少，暴雨强度和频率增加，降水的时间分配更不均匀，对生态系统有明显影响。降水的类型和性质发生了变化，小到中雨频率普遍减少，暴雨强度和频率增加，降水的时间分配更不均匀，对生态系统有明显影响。 冬季的降雪事件有减少趋势，而以降雨或冻雨（国外称“冰风暴”）形式的降水事件有增加趋势。

22. 由于降水与流量集中和年变化大，干旱与半干旱区水资源对于气候变化影响特别脆弱，主要表现为减少。降水增加可补偿一部分地表水的减少，但由于人口的增加和水需求速增，地下水明显减少，并长期得不到恢复和补充。许多地区，遭受更强烈的持续多年的干旱（如非洲西部，美国西部，加拿大南部，澳大利亚等）。由于降水与流量集中和年变化大，干旱与半干旱区水资源对于气候变化影响特别脆弱，主要表现为减少。降水增加可补偿一部分地表水的减少，但由于人口的增加和水需求速增，地下水明显减少，并长期得不到恢复和补充。许多地区，遭受更强烈的持续多年的干旱（如非洲西部，美国西部，加拿大南部，澳大利亚等）。 由频率和强度增加的极端降水事件引起的降水强度增加，在许多地区可导致洪水风险增加，从全球看，过去10年，严重内陆洪水灾害（1996-2005）是1950-1980年间10年的2倍，经济损失则达5倍。

23. 海洋盐度主要是降水和蒸发差产生的净淡水通量的结果，来自大陆的径流和海冰或冰川的融化或冻结也起到一定的作用，其十分类似于海上敏感和有效的量雨筒。在副热带由于E>P, 盐度高，而在热带和高纬，P>E，盐度低。通过大气中的水汽输送，可把海洋净盐分增加或亏损区联系起来。过去50年海洋盐度的观测表明：海表盐度的变化增强了平均盐度分布：使蒸发为主的副热带地区变得更咸，而降水为主的副极地和热带地区海水变得更淡。海表盐度的这种观测变化在40%的全球洋面上在统计上具有99%信度水平。

24. 纬向平均的海洋盐度线性趋势 兰色表示盐度减少 IPCC AR4

25. 2、未来百年水循环的预测 水循环变化问题的复杂性一方面是人类引起的变化叠加于复杂的自然变化的气候模态之上，另一方面是由于它与能量循环和大气环流的变化又相互交织在一起，所以，预测其未来的变化是十分困难的，比温度具有更大的不确定性。

26. 全球变暖条件下，水循环将加强，导致降水，地面蒸发和植物蒸散得到全面增加。预计本世纪末其变化将可能超过自然变率。在有些地区，更强的水循环将使水份在陆地上累积，而在另一些地区由于区域性变干和冰雪覆盖的丧失而使水量减少。全球变暖条件下，水循环将加强，导致降水，地面蒸发和植物蒸散得到全面增加。预计本世纪末其变化将可能超过自然变率。在有些地区，更强的水循环将使水份在陆地上累积，而在另一些地区由于区域性变干和冰雪覆盖的丧失而使水量减少。 过去曾有人称，随着将来的气候变暖，水循环将加速，但这可能会产生误解，很易被认为是在所有地点水循环过程会随时间愈来愈快。事实上，全球只有一部分地区会经历水循环的加强，即有更多的水份输送，更快的进出储水库，而其它地区某些水库可能消失。

27. 气候变化导致的一般变化为：（1）所有形式的冰应该更快的融化；（2）大气有更多的水份；（3）水从地表的蒸发应更快；（4）海平面应上升。这是由于暖水的热膨胀和陆地冰融化的水流入海洋的结果。但由于气候系统的复杂性，上述一般性的变化不会在所有地点或以同样步调发生。随着气候的变化，水在大气中，陆地上和海洋中的循环会不断地变化，致使在某些地区集中，而在另一些地区损耗。另外，人类自身的活动也通过各种方法直接干扰水循环，如通过水资源管理，土地利用变化，人口分布的变化和水的利用。气候变化导致的一般变化为：（1）所有形式的冰应该更快的融化；（2）大气有更多的水份；（3）水从地表的蒸发应更快；（4）海平面应上升。这是由于暖水的热膨胀和陆地冰融化的水流入海洋的结果。但由于气候系统的复杂性，上述一般性的变化不会在所有地点或以同样步调发生。随着气候的变化，水在大气中，陆地上和海洋中的循环会不断地变化，致使在某些地区集中，而在另一些地区损耗。另外，人类自身的活动也通过各种方法直接干扰水循环，如通过水资源管理，土地利用变化，人口分布的变化和水的利用。

28. 气候模式预测的将来水循环的变化 （1）模式集合预测表明：全球平均降水稳定地随温度增加，全球变暖每升高1℃，全球降水增加1-3%，大气中水汽含量增加7.5%。水汽的增加主要是C-C 关系的结果，主要由对流层下部升温造成（大部分水汽处于对流层下部）。将来降水的增加主要是大气能量平衡的结果，大气的辐射收支为潜热加热（降水造成）和感热加热所平衡。但如果有小的辐射通量变化，则可能造成大气环流和水循环的变化。 降水变化可分解为快速和缓慢响应两类。对于短时间尺度温室气体强迫的变化可改变辐射收支，以引起全球降水快速的负响应。对于长时间尺度，更高的气温上升增加水汽含量，大气水汽含量又引起辐射收支的变化，随之可引起全球降水的缓慢正响应。对于CO2强迫，降水相对变化（dp/p）与温度变化之比为dP/P/dT=2-3% K. 吸收性气溶胶的增加会使降水迅速减少，但对全球平均温度比对温室气体小，因而对全球降水的缓慢变化影响也较小。

29. 地球能量收支各分量的估算值。到达大气顶的入射太阳辐射（341wm－2，100％）的三分之一左右被直接反射回太空（102wm－2），余下的三分之一（239wm－2，70％）由地表（161wm－2）、云和气溶胶等吸收（78wm－2）。为了平衡吸收的入射太阳辐射能（239wm－2），地球平均要辐射同样大小的能量（239wm－2）到太空。根据维恩辐射定律，地球主要在红外谱辐射能量。这些由陆地和海洋辐射的红外热辐射被大气（含云，CO2和其它温室气体等）吸收并重新辐射回地球表面，从而导致地球－大气耦合系统的增暖。这叫作自然的温室效应。地球能量收支各分量的估算值。到达大气顶的入射太阳辐射（341wm－2，100％）的三分之一左右被直接反射回太空（102wm－2），余下的三分之一（239wm－2，70％）由地表（161wm－2）、云和气溶胶等吸收（78wm－2）。为了平衡吸收的入射太阳辐射能（239wm－2），地球平均要辐射同样大小的能量（239wm－2）到太空。根据维恩辐射定律，地球主要在红外谱辐射能量。这些由陆地和海洋辐射的红外热辐射被大气（含云，CO2和其它温室气体等）吸收并重新辐射回地球表面，从而导致地球－大气耦合系统的增暖。这叫作自然的温室效应。 （Trenberth等， 2009）

30. 气候变暖一般会导致大气环流的变慢和E-P 的增加，许多干旱和半干旱地区将有更少的降水，而许多温润地区将有更多的降水，因而在一个变暖的世界里，平均降水将呈现增加，减少或根本无大变化地区共同存在。总体看，热带降水增加，副热带降水减少和高纬降水增加，呈现“+ - +”的经向分布。在热带和副热带，上述变化主要由大气环流的变化造成（Hadley环流的加强和副热带地区向极地扩张约2°纬度）致使热带降水增加，而副热带降水减少。由于副热带主要是沙漠和干旱区，这意味着原本干燥的地区会变得更干，沙漠和干旱区可能扩大，因而出现湿者更湿，干者更干的局面。中高纬的降水增加主要是温度增加造成，可使大气有更多的水份，因而可产生更多的降水。高纬降水的增加在冬季更明显

31. （2）地表蒸发和植物蒸散（蒸散发）的变化 因为更暖的大气能包含或容纳更多的水汽，所以在有充足陆地和水源的地区蒸散发会变得更大。在热带，增加的蒸散发趋于减低降水增加的效应，而在副热带地区土壤湿度本来很低，因而蒸散发变化甚小。在中高纬，降水的增加一般会超过蒸散发的增加。因而径流增加。土壤湿度的变化则有增有减。 全球陆地蒸散发的直接观测十分稀少，时段也很短，其格点资料是据大气强迫和热力遥感计算得到。有时也包括直接观测资料（FLUXNET，即全球通量塔网）。但蒸发皿记录有几十年长，它可提供大气干燥能力趋势的宝贵信息。但据蒸发皿环境得到的蒸散发和蒸发皿蒸发之间的联系并不清楚。后者表现为近于全球性减少，但这种减少趋势能够指示实际蒸散发增加，也可以是减少，这取决于辐射变化，水汽耗损，该区的风速的共同作用。

32. （3）降水特征的变化 降水变得更强，这是由于大气中有更多的水汽存在和降水事件的频率减少的结果。雨日频率减少可造成两种相反的变化：更强的暴雨/洪涝和更长的无雨或少雨期。后者会带来更多的干旱。 （4）大气温度的变化 大气水汽的变化影响水循环的各个方面，但水汽量并不直接受控于人类活动的排放。它取决于自然发生的过程。对气候尺度和行星空间尺度，相对湿度（RH）近于保持不变，这意味着C-C方程对于比湿变化有强烈的约束力。在这个背景之上，如果RH发生了变化（较短时间尺度和更小的空间尺度），则能影响云盖和大气对流的变化。其中在暖背景下温度变化的海陆差异是造成RH变化的突出因子。起源于比较缓慢增暖的海洋的水汽其比湿值由其洋面空气的饱和温度决定。当这种空气移入陆地并增暖时，其相对湿度下降，这是由于陆面空气的任何湿润化过程所提供的水汽量增加都不足以维持RH不变。因而海陆不同的加热促使了大气环流和水汽输送的变化。这也可以解释降水向两个极端发展的趋势，即暴雨更强，弱降水更少，干旱增加。

33. 模式预测在21世纪副热带高压向极地扩张，这可以解释水汽在大气中的存留时间显著增加（大约2天),这是由于虽然水汽含量增加，但温度的增加使其相对湿度下降，从而使降水可能性减少，水汽无法凝结而存留在大气中。这进一步说明了将来”干者愈干”的趋势。模式预测在21世纪副热带高压向极地扩张，这可以解释水汽在大气中的存留时间显著增加（大约2天),这是由于虽然水汽含量增加，但温度的增加使其相对湿度下降，从而使降水可能性减少，水汽无法凝结而存留在大气中。这进一步说明了将来”干者愈干”的趋势。

34. （5）在高纬或高山地区，冻结水（雪、冰、冻土）将减少。暖气候下，雪常在秋末累积，而在春天融化。春天更早的来临使冰雪更早融化，这会改变（提早）河流中春季洪峰出现的时间。其结果使以后的流速减少，影响水资源管理。冻土的损失或融化使水分更快的深入到地下，也使地表更易增暖。以后又导致蒸散发的增加。另外，随着冰川的不断后退和融化，它们在夏天为河流输入的水量会逐渐减少，甚至消失。它们也会使春季流量减少。（5）在高纬或高山地区，冻结水（雪、冰、冻土）将减少。暖气候下，雪常在秋末累积，而在春天融化。春天更早的来临使冰雪更早融化，这会改变（提早）河流中春季洪峰出现的时间。其结果使以后的流速减少，影响水资源管理。冻土的损失或融化使水分更快的深入到地下，也使地表更易增暖。以后又导致蒸散发的增加。另外，随着冰川的不断后退和融化，它们在夏天为河流输入的水量会逐渐减少，甚至消失。它们也会使春季流量减少。

35. （6）水循环中的极端事件变化 降水事件的分布很可能会发生深刻变化，例如预测表明，在短时间尺度个别风暴可能会更强，弱的风暴可能会更少。在长时间尺度，陆地蒸散发增加可导致更频繁和更强的农业干旱期。总降水和极端降水变化间的这一关系有两种解释：1）当大部分可利用的大气水汽在单一的风暴中迅速以雨的形式降出时，就可以发生强的极端降水事件。这是因为空气具有的最大水汽量由C-C公式控制，随着气温升高，这种水汽量也增加；2）极端降水事件由对流上升运动控制，它在暖气流下将以更复杂的方式变化。 十分罕见的降水事件可用EV理论（极端值理论：降水分布的尾端）。

36. (7)水循环的年代际变化与气候变暖有密切的关系，但决定一个地区年代尺度或年代际变化的机理是困难的，这是因为它涉及一系列影响因子的共同作用：(7)水循环的年代际变化与气候变暖有密切的关系，但决定一个地区年代尺度或年代际变化的机理是困难的，这是因为它涉及一系列影响因子的共同作用： • 气候强迫。如温室气体和气溶胶的作用和水汽与温度趋势的关系（C-C关系）。 • 环流变化和大尺度动力学如NAO，AO等 • 水汽，云和陆面过程的反馈作用。如潜热和感热释放影响大气稳定度。 因而必须使用区域模式到完全耦合的全球模式才能较好地研究影响区域水循环的机理。

37. 多单体风暴模式

38. 2009年7月日本梅雨季多云雨的原因：丝绸之路遥相关的作用2009年7月日本梅雨季多云雨的原因：丝绸之路遥相关的作用 （JMA，2010）

39. 自第三次评估报告（2001年）以来，对降水分布预估结果的认识不断提高。高纬地区的降水量很可能 增多，而多数副热带大陆地区的降水量可能 减少。 2080-2099年降水变化预估结果 12－2月 6－8月

40. 未来全球夏季6-8月降水的变化趋势和信度 深蓝的部分是降水增加（90%以上的模式模拟） 淡蓝的部分是降水增加（75%以上的模式模拟） 浅黄的部分是降水减少（75%以上的模式模拟） 橘色的部分是降水减少（90%以上的模式模拟）

41. 2050年全球径流预测分布。SRES A1B排放情景，集合预报（IPCC,2007) A1B：中等偏高的排放情景，代表高经济发展，但能源平衡

42. （三）极端降水事件变化的检测和归因

43. 大气持水能力随温度升高预期大致是呈指数增加。按此理论的预期值，实际大气水含量正在增加，因而气候变暖可以部分说明暴雨的增加，但受日降水观测资料所限，过去多数此类研究结果皆是通过模式对模式的比较得来，因而只是一种对极端降水变化可能的检测。最近通过对1951-2003年全球6000个站日降水观测的人类活动作用的检测和归因研究表明：北半球陆地近三分之二地区暴雨事件的增强可归因于人类活动引起的温室气体增加。这个结果是通过20世纪后半叶观测的和多模式模拟的极端降水变化的比较，以最优印痕方法得到的。因为模式低估了暴雨对变暖增加的观测结果，所以模式预测的将来极端降水的变化也很可能被低估。大气持水能力随温度升高预期大致是呈指数增加。按此理论的预期值，实际大气水含量正在增加，因而气候变暖可以部分说明暴雨的增加，但受日降水观测资料所限，过去多数此类研究结果皆是通过模式对模式的比较得来，因而只是一种对极端降水变化可能的检测。最近通过对1951-2003年全球6000个站日降水观测的人类活动作用的检测和归因研究表明：北半球陆地近三分之二地区暴雨事件的增强可归因于人类活动引起的温室气体增加。这个结果是通过20世纪后半叶观测的和多模式模拟的极端降水变化的比较，以最优印痕方法得到的。因为模式低估了暴雨对变暖增加的观测结果，所以模式预测的将来极端降水的变化也很可能被低估。

44. 预测的高温日数(>30℃)和暴雨频率(>100mm/天) Projected number of hot days (>30℃) and heavy rainfall (>100mm/day) by the 16 high resolution GCM (Hasumi et al., 2004)

45. 北半球陆地1951-1999年期间5年平均的区域平均极端降水指数PI（概率性指数，由RX1D和RX5D通过GEV分布转换得到）距平事件序列.a，b，有人类强迫（ANT）的模式模拟，c，d，人类+自然强迫的模式。所用极端降水事件模拟指标：年日降水最大值（R×1D）和连续5日降水量最大值（RX5 D).黑实线是观测值，虚线是多模式平均，彩色线是各模式结果（Seung-K. M et al., 2001）

46. 1951-1999极端降水指数（PI）的趋势分布。a，b，观测（OBS）；c， d，有人类活动强迫的模式模拟（ANT），e，f，人类活动+自然变化强迫的模式模拟。模式结果是6个模式集合结果。单位：百分概率/年 （Seung， K-M et al., 2011).

47. 主要结论 (1)空间变化观测表明，年最大日降水量（RX1D），和5天（RX5D）降水量分别在65%和61%资料覆盖区，都表明有正趋势，即PI整体是增加的。ANT模拟的多模式平均几乎处处对两个极值指标具有正趋势，这与将来的预测一致，但量值比观测的小。对于人类+自然强迫的模式模拟对RX1D呈现中等程度的增加，而对RX5D为干湿共存分布。 （2）时间变化表明：RX1D和RX5D 都具有增加趋势，ANT模拟也为增加趋势，但幅度比观测值小。对于RX1D，人类+自然强迫模拟在全球表现为弱的增加趋势。对RX1D和RX5D在空间变化上都呈现正与负的趋势。这是由于在上述模拟中包括了自然强迫的原因，它可能引起长期的整体冷却和干燥趋势，因为而降低了由ANT强迫造成的强降水正趋势。这也表明降水中ANT信号比整个信号（自然+人类）更可检测。 （3）极端强降水的变化遵循C-C关系，而由气候变暖造成的大气环流变化也能影响极端降水分布型，但不可能大幅度地影响极端降水分布型，因为北半球中纬陆地地区主要受C-C 关系影响。

48. 人类影响降水的检测和归因方法 是否可以对一次大尺度天气和气候事件的人类影响进行检测和归因研究？目前通过对2003年夏季欧洲高温热浪和2000年英国秋季持续性暴雨/洪水事件的研究提出了以下的多步骤的概率事件归因方法（Pall et al.,2011,Nature;Stott, et al.,2003, Nature)

49. 方法的物理基础 在大多数研究暴雨/洪水极端事件中，对于其预期的增加只是给予一般性的解释，即依据气候变暖条件下降水极端值随大气水汽增加的热力学原理（C-C关系），虽然这种解释是简单的，但他们提供了物理上存在的基本关系，在此简单的热力学框架下，可以通过人工减少大气中的水汽，考虑其对每天降水极值引起的成比例的变化。这时，只要把20世纪的地表增暖去除掉，即可以得到由人类排放的温室气体造成的极端降水极值。 也就是说，确定在气候变暖影响下强日降水的发生概率会比无增暖条件下高多少。如果灾害与所造成的破坏在整个研究期关系不变，则事件的概率就成为风险的代用指标，可以再用降水-径流模式估算风险。

50. 方法的步骤 (1)利用季节预报分辨率的模式，以“时间窗”或“切片法”对事件进行多模式模拟，得到控制实验结果代表真实的极端事件发生的气候条件。模式可以是只用实测SST 和海冰为下边界的大气模式。 （2）人工除去人类引起的变暖型（气候变暖对气温和海表温度的作用）进行模拟构建20世纪没有人为温室气体排放的情景，以此进行模拟代表自然强迫的气候变化情景。 （3）由上两种条件下得到的模拟结果再输入到降水-径流模式中，以模拟研究区的强河流径流（如日径流，代表洪水事件）