北京大学物理学院大气与海洋科学系聂绩助理教授课题组的最新研究阐明了全球变暖下极端降雨响应的区域特征及其机理。该工作以“Dry and moist dynamics shape regional patterns of extreme precipitation sensitivity”为题发表在最近一期的PNAS（美国科学院院刊）上。
极端降雨天气常导致洪涝和泥石流等重大气象灾害，给人身安全、社会经济和生态环境带来极大影响。近年来在全球暖化的气候背景下，全球范围内很多区域的强降雨等极端天气的发生概率或强度也显著增加，对社会的灾害应对能力提出了严峻的挑战。极端降雨的气候响应有着很强的区域特征（图1），理解这些区域特征至关重要。
研究使用一种新颖的分析方法将极端降雨气候响应分解为干动力学部分（大尺度扰动强迫）和湿动力学部分（小尺度对流的潜热反馈），并且通过一个理论模型将干/湿动力学耦合起来。对多模式模拟结果的集成诊断分析发现：干动力部分在低纬度地区显著减弱、在中高纬度地区增强；湿动力部分则是低纬度增强，随着纬度的增加增幅减小。研究进一步为湿动力学部分构建了一个理论模型，使用一个简单的方程揭示了潜热反馈和大气水汽之间强的非线性关系。此理论模型很好的解释了全球增暖下大气水汽的增多和静力稳定度的变化导致的极端降雨中对流潜热反馈的变化（图2）。研究结果为极端降雨气候响应的区域特征提供了定量直观的解释，系统阐明了造成极端降雨气候响应分布特征的机制，有助于改进极端降雨的气候预测。
论文第一作者是聂绩，通讯作者是聂绩和研究组博士后戴攀曦，合作者是Adam Sobel。该项目受到国家自然科学基金委的资助。论文链接: https://www.pnas.org/content/early/2020/04/01/1913584117
图1：极端降雨的气候响应（来源：IPCC第五次评估报告）
图2: (a)理论模型和数据高度吻合；(b)理论模型解释了潜热反馈在全球暖化下的变化
