中国降水持续性结构变化及其原因研究

Based on complete daily precipitation observations from over 2400 Chinese meteorological stations since 1950, climatic changes of duration-based precipitation structure in China during the past 60 years, including general variation characteristics and regional differences, will be investigated by adopting advanced statistic theory and method. Fractional contributions from precipitation （including extreme precipitation）of different durations to total number of wet days and total precipitation will be assessed, and the influences of changing duration-based precipitation structure on floods and droughts will be further discussed. The causes for such changes in precipitation structure over key regions will be revealed from the perspective of local convective activities, dominant large-scale circulation patterns, and global warming respectively; signals of anthropogenic activities and internal decadal variabilities, which possibly determine the changes of precipitation duration period in the context of global warming, will be attributed. This program is promising to provide in-depth understandings of consequences and mechanisms of severe weather-climate events under global warming. Pertinent results will contribute not only to climate-change science, but also to mitigation and adaptaion activities such as coping with floods and droughts, strategy planning for local agriculture planting, and decision-making for protecting terrestrial eco-environment.

基于我国2400多个测站1950年以来完整的逐日降水资料，借鉴描述降水持续性的先进的统计理论和方法，从降水持续性结构变化这样一个新的视角分析我国近60年降水持续性变化的总体特征和区域差异。重点阐明不同长度的持续性降水事件（包括强降水事件）对降水总量、日数的贡献，揭示我国降水持续性结构变化特征，评估降水持续性结构变化对我国区域旱涝灾害的影响；通过局地对流活动、大尺度环流系统（优势天气型）变化以及气候变暖对降水持续性特征变化的可能影响分析，揭示关键区降水持续性特征变化的可能原因，检测全球气候变暖过程中人类活动和年代际自然强迫信号对我国降水持续性结构变化的可能影响。本项目有望加深我们在气候变暖对我国灾害性天气气候影响及其机理的认识，研究结果对气候变化科学、对国家防洪抗旱、调整农作物种植制度和保护陆地生态环境决策等都具有重要价值。

与以往的研究不同，项目从降水的持续性结构变化切入展开，发现在我国气候变暖背景下持续性降水变化具有显著的区域差异，相对而言,在非持续性降水在中国大部分地区都呈现出增加的趋势。不同区域降水事件的持续性发生了“重组”变化,这种变化可能与降水集中程度变化有关。从空间格局上看，西南地区、东北地区和黄淮地区降水持续性呈现出减少的趋势（小于-5 %天/10a），持续性减少导致西南地区21世纪长持续降水事件剧减引起了严重的干旱趋势，这种变化在秋季最为明显；但在长江中下游地区以及华南地区主要以增加的趋势（1-2 %天/10a）为主，持续性增加还引起了江淮、华南地区持续性强降水明显增加，洪涝灾害趋于增加。华北、西南地区的持续和非持续性极端降水量都呈减少趋势，极端降水更多以非持续性形式出现。.围绕持续性降水变化原因研究指出厄尔尼诺年西太平洋副热带高压西伸加强，与西太平洋副热带高压相联系的东南季风所输送的水汽也有所加强，长江流域夏季长持续性降水增加，且其对应的强度也较强，相应的短持续性降水减少；基于自组织方法，采用多套大气再分析资料诊断指出，气候变暖背景下影响降水的主导环流型模态发生了变化，造成了我国长江流域和西南地区降水持续性变化发生了变化。结合CMIP5模式结果，研究揭示了人类活动对华北和长江流域持续性降水变化的可能影响，认为人类活动可能通过影响东亚夏季风和大尺度环流系统的持续性进而影响华北和长江中下游地区的降水持续性结构，项目还预估得到未来气候变暖条件下长江和黄河地区持续性降水将进一步增加。通过上述研究和分析，培养博士生4名，硕士生5名。已发表论文15（其中SCI 10）篇，编著完成《中国持续性降水及其机理》一书，还把持降水续性特征作为极端事件关键特征之一牵头编写中国气象行业标准《持续性强降水》一项，领衔完成世界气象组织《极端天气气候事件特征指南》一项。参加多次国内外有关学术和科普报告。发表论文已经被IPCC报告引用文献4篇。项目的设立的研究目标均已完成。