齊慶華

(自然資源部第三海洋研究所，福建廈門361005)

1 引 言

極端天氣氣候事件作為主要的致災(zāi)因子，其造成的災(zāi)害損失多樣且巨大，直接威脅人類賴以生存的自然資源和生態(tài)環(huán)境，并對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重影響[1-3]。統(tǒng)計(jì)意義上，考慮對承災(zāi)(險(xiǎn))體的影響程度，在特定地點(diǎn)和時(shí)間(如1 個(gè)氣候基準(zhǔn)期) 內(nèi)發(fā)生的小概率事件就可稱為極端事件，也即當(dāng)某地天氣氣候要素嚴(yán)重偏離其氣候平均狀況時(shí)，極端事件就會(huì)發(fā)生[2]。可見，極端天氣氣候事件與全球氣候變化和區(qū)域氣候變率均具有緊密的關(guān)聯(lián)。作為主要的自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源，極端性降水變化及其危險(xiǎn)性倍受人們的關(guān)注。我國東部受季風(fēng)控制，是降水影響的最主要地區(qū)，由于人口密度、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平最高，該區(qū)域自然環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的暴露度和脆弱性顯然也最大。認(rèn)識(shí)和理解中國東部降水的極端特性、氣候?qū)W特征及其變化格局，既是氣候變化研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)科學(xué)問題，更是自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)定量評估的重要內(nèi)容，對我國自然災(zāi)害關(guān)鍵脆弱區(qū)的水資源與環(huán)境管理、防災(zāi)減災(zāi)和生態(tài)文明建設(shè)具有重要促進(jìn)意義。

目前，人們對降水本身成因和機(jī)制已有深刻理解[4]，而有關(guān)極端性降水的一些重要基礎(chǔ)性科學(xué)問題的認(rèn)識(shí)仍很不足。首先，降水的極端特性與本身平均狀況和熱動(dòng)力環(huán)境變化的內(nèi)在關(guān)聯(lián)如何，對極端事件的性質(zhì)和演變格局的影響怎樣？其次，降水極端特性間是否具有協(xié)同性？這直接關(guān)系到極端事件影響的危險(xiǎn)性。另外，全球和區(qū)域氣候變化必然導(dǎo)致大氣環(huán)流和氣壓系統(tǒng)調(diào)整，造成降水量的重新分配。從能量和物質(zhì)循環(huán)(如水汽的過度或極端輸送及異常輻合等)角度，應(yīng)特別弄清極端性降水形成的關(guān)鍵過程、調(diào)控機(jī)制及其作用貢獻(xiàn)。以上問題均需對氣象要素極端特性進(jìn)行系統(tǒng)分析。鑒于全球變暖背景下，我國各類極端天氣氣候事件均呈現(xiàn)出不同的時(shí)空演變特征[5]，尤其是極端性降水空間互異性顯著[6-10]，本文首先從我國東部降水的平均狀況入手，通過氣候指數(shù)的構(gòu)建，揭示我國東部降水極端特性的季節(jié)特征、地區(qū)差異和歷史演變，重點(diǎn)關(guān)注降水帶演進(jìn)，特別是雨帶遷移和雨型轉(zhuǎn)換與極端性降水形成、時(shí)空變化和未來趨勢的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，最后，從全球變化角度，簡要探討我國東部極端性降水與全球氣候變化和區(qū)域氣候變率的相關(guān)性特征，以便認(rèn)識(shí)我國東部極端性降水的變化格局、致因機(jī)制、可能影響的危險(xiǎn)性分布和致災(zāi)性風(fēng)險(xiǎn)，從而為系統(tǒng)開展中國東部發(fā)達(dá)地區(qū)自然災(zāi)害的全球變化綜合風(fēng)險(xiǎn)研究提供科學(xué)依據(jù)。

2 資料和方法

1960—2017年中國東部日降水量監(jiān)測數(shù)據(jù)源自中國氣象局國家氣象信息中心，本文共選取532個(gè)站位(圖1a，見下頁，圓圈為站點(diǎn))。區(qū)域氣候及海洋變率指標(biāo)(具體指標(biāo)見后文)取自NOAA 氣候預(yù)測中心(http://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/indices/)。獲取極端天氣氣候事件的判別閾值一般有兩種方法，一是參考?xì)庀笠氐挠绊懗潭龋苯咏o出特定的閾值(絕對閾值)；二是對于具有顯著地區(qū)差異的氣象要素，則需采用隨地點(diǎn)不同而變化的相對閾值，極端性降水的識(shí)別主要基于此種方法。就極端事件的概率性而言，其診斷、模擬和預(yù)測的理論基礎(chǔ)必然涉及到氣象要素變化的基本概率屬性，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可用某種最優(yōu)的概率分布模式(或模型)加以描述[10]。而在其概率分布的兩端尾部大約10%(或5%)概率以內(nèi)所對應(yīng)的小概率事件及其分位數(shù)正是極端天氣和氣候的統(tǒng)計(jì)特征狀況。它標(biāo)志著某一參考時(shí)期變量分布的極值端點(diǎn)。根據(jù)國際氣象組織(WMO)的建議，本文將氣候基準(zhǔn)期1981—2010年作為參考時(shí)期。鑒于方法簡便且不易受到要素本身和資料的影響，采用無參數(shù)估計(jì)的百分位數(shù)方法來確定相對閾值。統(tǒng)計(jì)學(xué)上，樣本的經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)(EDF，Empirical Distribution Function) 是總體概率分布的良好近似，本文使用經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)擬合氣象要素的概率分布，并通過插值獲取百分位數(shù)。相對閾值的百分位數(shù)大小取決于研究需要并兼顧統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性[11]，且用于氣候變化相關(guān)研究的閾值分位數(shù)不宜過于極端[12]，這里取為90%。

建立針對性的指數(shù)體系是診斷分析極端天氣氣候事件變化、危險(xiǎn)性以及風(fēng)險(xiǎn)評估的重要前提。一般地，極端天氣氣候事件(致災(zāi)因子)的強(qiáng)度越大或(和)發(fā)生的頻率越高，發(fā)生災(zāi)變的可能性越大，其影響以及風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)性就越大[1]。強(qiáng)度和(累積)頻率是極端天氣氣候事件的基本特性。實(shí)踐意義上，最關(guān)注的是氣象要素變化的時(shí)空密集度和累積效應(yīng)，降水量作為一個(gè)累積變量，其持續(xù)性、集中性和群發(fā)性是其形成極端事件并被保持的重要特性。世界氣象組織提出了極端氣候指數(shù)作為有關(guān)極端天氣氣候事件氣候變化研究的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[12]。參照此定義標(biāo)準(zhǔn)，本文建立了反映降水極端特性及影響的相關(guān)指數(shù)，除極端性降水事件的強(qiáng)度和頻次外，主要包括降水的持續(xù)性、集中性相關(guān)的指數(shù)，名稱定義列示如表1。

表1 極端性降水氣候指數(shù)

另外，文中主要從雨帶遷移、雨型轉(zhuǎn)換的角度，來側(cè)面反映降水的群發(fā)性(嚴(yán)格意義上，指空間上同時(shí)并發(fā)的叢集特征，可由其他特定指標(biāo)表征，這里不作分析)。文中氣候變化趨勢的分析采用最小二乘法，并使用非參數(shù)的Kendall-tau 方法檢驗(yàn)其顯著性。為探討中國東部極端性降水變化的地區(qū)差異和演變格局，以及與全球和區(qū)域氣候變率的關(guān)系及可能成因，本文還采用了合成分析和相關(guān)分析等方法。

3 中國東部降水雨帶分布及基本特性

盡管可根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)以多種方式定義極端天氣和氣候事件，但清楚理解極端天氣氣候事件與要素氣候均值和自身特性之間的聯(lián)系對認(rèn)識(shí)極端天氣氣候事件及其演化是非常重要的[5]。下面主要分析1960—2017年期間中國東部降水年(1—12月)、春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)和冬季(12月—翌年2月，年份限于1960—2016年)的氣候分布，特別是降水帶變化以及降水的持續(xù)性和集中性等特性，同時(shí)揭示其極端性變化、季節(jié)特征和地區(qū)差異。首先基于日降水資料，分析中國東部降水雨帶的氣候分布特征。由圖1 可見，中國東部春季以江南和華南地區(qū)為降水中心(＞5 mm/day)，夏季，降水增強(qiáng)，且雨帶向西、向北擴(kuò)展至西南地區(qū)、江淮和黃淮地區(qū)、華北東部以及東北地區(qū)，秋季降水明顯減弱，雨帶集中在長江中下游及江南和華南地區(qū)，冬季降水范圍則主要限于長江下游和江南地區(qū)(圖1)。

圖1 中國東部各時(shí)期降水雨帶氣候(1981—2010年)分布 a.年（圓圈為監(jiān)測站點(diǎn)）；b. 春季；c. 夏季；d. 秋季；e. 冬季。

從降水持續(xù)性來看，春季平均濕期(日降水量＞1 mm 的持續(xù)天數(shù))氣候分布的大值區(qū)(＞3 days)主要見于華南地區(qū)；夏季，西南地區(qū)和東北地區(qū)北部也隨之出現(xiàn)大值區(qū)；秋季平均濕期大值區(qū)以西南地區(qū)為主；而冬季以江南地區(qū)為主，這與降水雨帶的季節(jié)推進(jìn)回退不無關(guān)系。總體上，年平均的濕期大值區(qū)主要存在于長江以南的華南和西南地區(qū)(圖2)，相反，平均干期的大值區(qū)主要集中在黃河以北地區(qū)(圖略)，特別是冬、春季節(jié)更明顯。

圖2 中國東部各時(shí)期平均濕期氣候分布 a.年；b. 春季；c. 夏季；d. 秋季；e. 冬季。

為進(jìn)一步體現(xiàn)降水的持續(xù)性和集中性，計(jì)算了中國東部連續(xù)5日最大降水量的氣候分布。中國東部降水的集中性具有明顯的季節(jié)特征(圖3)，連續(xù)5日最大降水量的大值區(qū)分布與降水雨帶的空間型態(tài)具有一致性。年內(nèi)連續(xù)5日的最大降水量大值區(qū)(＞250 mm)主要集中在長江中下游地區(qū)、華南地區(qū)、江淮和黃淮東部以及東北地區(qū)。春季大值區(qū)位于江南和華南地區(qū)。夏季向長江中下游、黃淮和江淮東部以及東北地區(qū)拓展，由于我國大多數(shù)地區(qū)年內(nèi)最強(qiáng)降水過程都發(fā)生在夏季，因此，夏季分布與年內(nèi)分布具有一致性。秋季大值區(qū)范圍縮減至黃河以南，冬季則集中在江南和華南地區(qū)。

圖3 中國東部各時(shí)期連續(xù)5日最大降水量氣候分布 a.年；b. 春季；c. 夏季；d. 秋季；e. 冬季。

總而言之，中國東部降水的空間分布不均勻，特別是降水雨帶的分布(一定側(cè)面體現(xiàn)降水的群發(fā)性)及遷移進(jìn)退變化具有顯著的季節(jié)特征，降水量作為累積變量，降水雨帶的季節(jié)性演進(jìn)與降水持續(xù)性和集中性密切相關(guān)，進(jìn)而會(huì)對中國東部地區(qū)極端性降水的發(fā)生發(fā)展，特別是季節(jié)特征、空間分異、變化格局和氣候趨勢等產(chǎn)生重要影響。

4 中國東部極端性降水的時(shí)空變化和氣候特征

圖4 為中國東部第90 百分位降水量。受降水雨帶分布以及降水持續(xù)性和集中性的影響，作為中國東部極端性降水判別閾值，它的分布與降水量氣候型態(tài)和季節(jié)變化具有一致性。年極端降水閾值大值區(qū)(＞50 mm/day)主要位于華南南部、江南中部、長江中下游地區(qū)以及東部沿海地區(qū)。春季，極端性降水閾值大值區(qū)主要位于江南中部和華南南部，夏季拓展至長江中下游地區(qū)、江淮和黃淮地區(qū)、華北地區(qū)東部和東北地區(qū)南部以及東南沿海地區(qū)。秋季極端性降水閾值及維持范圍則相對減小，基本位于黃河以南，極大值區(qū)位于華南地區(qū)的東南沿海，冬季極端性降水閾值明顯降低，大值區(qū)范圍僅限于江南地區(qū)的中部及以南小范圍地區(qū)。

圖4 中國東部各時(shí)期第90 百分位的降水量分布 a.年；b. 春季；c. 夏季；d. 秋季；e. 冬季。

統(tǒng)計(jì)計(jì)算的年極端性降水頻次氣候分布的大值區(qū)(＞10 次，下同)主要位于長江中下游及以南地區(qū)，同樣，中國東部極端性降水頻次具有明顯的季節(jié)演變特征(圖5)，春季極端性降水頻次大值區(qū)主要存在于江南地區(qū)。夏季極端性降水頻次大值區(qū)拓展至西南地區(qū)東部、長江中下游、華南地區(qū)、江淮流域和東北地區(qū)，極大值區(qū)位于西南地區(qū)東部，華南及東南沿海地區(qū)。秋季極端性降水頻次大值區(qū)范圍明顯減小，見于長江中游的部分地區(qū)和海南，冬季則局限于江南等小范圍地區(qū)。

圖5 中國東部各時(shí)期極端性降水頻次氣候平均分布 a.年；b. 春季；c. 夏季；d. 秋季；e. 冬季。

極端性降水量的平均值可主要反映特定站點(diǎn)極端事件的強(qiáng)度，由此計(jì)算出各時(shí)期極端性降水強(qiáng)度長期變化趨勢(圖6)。就年極端性降水強(qiáng)度而言，江南和華南地區(qū)、西南地區(qū)東北部以及黃淮地區(qū)西北部等地區(qū)增強(qiáng)顯著，1960—2017年間相關(guān)地區(qū)極端性降水強(qiáng)度的線性增幅為15.00±0.30 mm/day。近60年來極端性降水強(qiáng)度變化的氣候趨勢地區(qū)差異和季節(jié)特征明顯。春季江南地區(qū)、江淮和黃淮西部、華北北部和東北地區(qū)西部以增強(qiáng)為主。夏季中國東部極端性降水的強(qiáng)度變化呈現(xiàn)南北差異，主要體現(xiàn)為長江中下游及以南地區(qū)以增強(qiáng)為主，而華北、黃淮北部等地區(qū)以減弱為主。已往研究多關(guān)注于夏季極端性降水，本文有關(guān)夏季極端性降水的變化與前人結(jié)果[2]具有一致性，從數(shù)據(jù)更新的角度，近十年來我國東部夏季極端性降水在長江以南趨強(qiáng)、以北趨弱的變化格局具有持續(xù)性。秋季華北地區(qū)、江南和華南地區(qū)極端性降水強(qiáng)度以增強(qiáng)為主，同時(shí)東北地區(qū)南部、江淮和黃淮地區(qū)以減弱為主。冬季長江下游、華南地區(qū)、華北地區(qū)及以北和內(nèi)蒙古的西部極端性降水強(qiáng)度以增強(qiáng)為主，而東北的北部極端性降水強(qiáng)度出現(xiàn)顯著的減弱。

對比強(qiáng)度變化，中國東部極端性降水頻次變化趨勢的空間格局與之存在較好的一致性。即強(qiáng)度加大的地區(qū)，極端性降水也趨于頻發(fā)。特別是長江以南地區(qū)兩者具有較好的協(xié)同效應(yīng)，近60年來，相關(guān)地區(qū)年極端性降水頻次的線性增幅為5.50±0.30 days。鑒于極端強(qiáng)降水影響嚴(yán)重，以下幾點(diǎn)值得關(guān)注(圖6、圖7)。1960—2017年間，江南地區(qū)、華南東部及沿海地區(qū)以及西南地區(qū)的東北部年內(nèi)的極端性降水強(qiáng)度和頻次均以增加為主?？紤]季節(jié)特征和地區(qū)差異，春季江南中部、華北北部和東北地區(qū)西部極端性降水的強(qiáng)度和頻次均以增加為主。夏季，長江下游、江南和華南地區(qū)極端性降水的強(qiáng)度和頻次均增加顯著，與已往結(jié)果[6，13]相一致。同時(shí)，夏季極端性降水的變化格局與夏季雨型的形成和轉(zhuǎn)換密切相關(guān)，具體分析見下文。秋季，華北地區(qū)和江南中部極端性降水的強(qiáng)度和頻次以增加為主。冬季，華南和江南地區(qū)極端性降水強(qiáng)度和頻次以增加為主。而東北地區(qū)北部，在極端性降水強(qiáng)度減小的背景下，其頻次的氣候變化趨勢仍呈顯著增加。

5 中國東部極端性降水與雨帶遷移的關(guān)聯(lián)性

中國東部極端性降水強(qiáng)度和頻次變化格局存在一致性的同時(shí)，也存在一定差異(圖7、圖8)，為綜合體現(xiàn)降水的集中性、持續(xù)性和群發(fā)性的特點(diǎn)，以便充分理解降水的極端性及其演變特征、影響和危險(xiǎn)性，下面結(jié)合極端降水頻次和強(qiáng)度，通過計(jì)算中國東部極端性降水的影響指數(shù)(表1)，簡要探討其年際、年代際變化以及與全球變化和區(qū)域氣候變率的關(guān)聯(lián)性。圖8 顯示，中國東部年極端性降水影響指數(shù)氣候分布的高值區(qū)主要位于極端性降水強(qiáng)度和頻次均較高的地區(qū)，如西南地區(qū)東北部、黃淮地區(qū)西北部、江南和華南西部及其東南沿海等。近60年來，在全球變化背景下中國東部年極端性降水影響指數(shù)大部分地區(qū)呈增強(qiáng)趨勢，尤其以長江以南的江南和華南地區(qū)以及西南地區(qū)東北部等影響指數(shù)增強(qiáng)趨勢最顯著。值得注意的是，年極端性降水影響指數(shù)在東南沿海地區(qū)呈明顯的南北差異，長江以北以減弱為主，以南以增強(qiáng)為主，尤其是浙江和福建及沿海地區(qū)影響指數(shù)增強(qiáng)顯著，而夏秋季節(jié)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)降水的影響是其中一個(gè)重要的研究課題[14]。

圖8 中國東部年極端性降水影響指數(shù)氣候平均（a）和長期趨勢（b）空間分布 黑點(diǎn)為超過0.10 顯著性檢驗(yàn)的站點(diǎn)。

我國的降水主要集中在夏季，夏季極端性降水是極端天氣氣候事件研究的關(guān)鍵。需指出的是，極端性降水與降水集中性、持續(xù)性和群發(fā)性等引起的降水總量累積變化及分配的不均勻性直接相關(guān)，并主要受降水帶季節(jié)演進(jìn)、雨帶遷移、雨型(降水強(qiáng)弱多寡的分布格局)演替的調(diào)控。為此作如下探討。分析表明，對于我國東部而言，夏季雨型目前可主要分4 種(圖9a1～9d1)，即北方型(圖9a1、9a2)，中國東部多雨區(qū)位于黃河流域以北，而淮河流域及以南大范圍少雨；中間型(圖9b1、9b2)，多雨區(qū)主要位于黃河下游至長江下游之間，其他如長江以南等地區(qū)少雨；長江型(圖9c1、9c2)，多雨區(qū)位于長江流域，而其他如華南等地區(qū)降雨偏少；華南型(圖9d1、9d2)，多雨區(qū)位于華南至江南南部，而長江以北以少雨為主。以上雨型的多雨區(qū)受到不同水汽輸送通道異常加強(qiáng)的調(diào)控和影響[15]。

對各雨型發(fā)生的典型年份進(jìn)行合成分析表明，北方型和中間型雨帶主要形成于1960—1990年代，而長江型和華南型分別主要發(fā)生于1980年代和1990年代后。有研究[16]指出，1980年代以來，中國長江流域頻繁發(fā)生洪水，而北方卻出現(xiàn)持久嚴(yán)重干旱(對應(yīng)長江雨型)?？梢?，1980年代后多雨帶發(fā)生了南移，易造成南方特別是長江中下游和華南地區(qū)極端性降水趨于偏多(圖10)，此結(jié)果與本文前面對夏季極端性降水強(qiáng)度和頻次的分析結(jié)果相一致。合成分析進(jìn)一步顯示，4 類雨型對我國夏季極端性降水的影響指數(shù)均具有顯著的調(diào)制作用。兩者具有很好的對應(yīng)關(guān)系，多雨的區(qū)域，極端性降水的影響指數(shù)明顯增大。即不同雨型通過調(diào)控降水總量，將顯著增加多雨地區(qū)極端降水的強(qiáng)度和頻次，進(jìn)而增強(qiáng)極端性降水的影響指數(shù)，同時(shí)，也會(huì)顯著降低少雨地區(qū)極端性降水的影響指數(shù)(圖9a2～9d2、圖10)。

圖10 夏季4 類雨型多雨區(qū)極端性降水影響指數(shù)站點(diǎn)平均變化曲線 a. 北方型；b. 中間型；c. 長江型；d. 華南型。

為進(jìn)一步探討中國東部極端性降水時(shí)空演變與區(qū)域性海洋氣候變化變率(主要是年際、年代際變化)的關(guān)聯(lián)性，將1960—2017年間中國東部夏季極端性降水影響指數(shù)與東亞夏季風(fēng)(EASM)、El Ni?o-南方濤動(dòng)(ENSO)的Ni?o3.4 指數(shù)和太平洋年代際振蕩(PDO)等區(qū)域性海洋氣候指數(shù)作時(shí)滯相關(guān)分析，統(tǒng)計(jì)意義上，中國東部極端性降水的影響指數(shù)與區(qū)域海洋氣候的變化均呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。東亞夏季風(fēng)增強(qiáng)時(shí)，長江中下游地區(qū)、西北地區(qū)東部以及東北地區(qū)西北部極端性降水的影響指數(shù)將顯著減弱。由于長江中下游地區(qū)的降水主要受西南季風(fēng)和北方冷空氣調(diào)控[13]，東亞夏季風(fēng)的異常加強(qiáng)，導(dǎo)致兩者的輻合區(qū)北移，同時(shí)，副高位置偏北，進(jìn)而不利于長江中下游地區(qū)極端性降水的形成；極端性降水的影響指數(shù)與ENSO 和太平洋年代際振蕩(PDO)相關(guān)型態(tài)類似，在太平洋年代際振蕩(PDO)處于暖位相以及ENSO 暖事件(El Ni?o)期間，中國東部的華北和西北地區(qū)極端性降水的影響指數(shù)均顯著降低，且ENSO 的影響范圍更大。這些均與區(qū)域性海洋氣候變率影響中國東部雨帶的遷移和雨型分布有關(guān)[15,17]，例如，東亞夏季風(fēng)可能主要通過影響長江或華南雨型，而ENSO 和PDO 主要通過影響北方型或中間型來調(diào)控相關(guān)地區(qū)極端性降水的變化(圖9、圖11)。鑒于全球氣候變化強(qiáng)迫和區(qū)域氣候變率調(diào)控下環(huán)流、渦動(dòng)和波流相互作用等過程的極端異常及其對能(熱)量和物質(zhì)(如水分)的過度輸送與重新配置是極端事件形成和發(fā)展的根本因素[3]。特別是本文的分析表明，降水雨帶的分布、遷移和轉(zhuǎn)換(主要體現(xiàn)為雨型的演替) 對極端性降水的地區(qū)差異形成和時(shí)空演變可能起決定性作用。下一步將從能量和水分循環(huán)角度，圍繞大氣環(huán)流變異及其相關(guān)的氣候背景和氣候變化、變率，重點(diǎn)在雨帶分布(不同雨型形成) 和遷移的觸發(fā)機(jī)制方面進(jìn)一步深入剖析，從而為極端性降水的預(yù)測預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)估以及風(fēng)險(xiǎn)等相關(guān)機(jī)制機(jī)理提供研究依據(jù)[18-20]。

圖11 極端性降水影響指數(shù)與年際、年代際氣候變率的顯著性(顯著性超過0.10)相關(guān)分布a. EASM；b. ENSO；c. PDO。

6 結(jié)論和討論

通過對我國東部降水極端特性的地區(qū)差異、季節(jié)和氣候?qū)W特征、變化格局及與全球變化和區(qū)域氣候變率的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析和討論，得到以下主要結(jié)論。

(1) 中國東部降水的氣候分布季節(jié)特征顯著，主要體現(xiàn)為降水雨帶的季節(jié)演進(jìn)和遷移，同時(shí)，降水均值(或總量)與降水集中性和持續(xù)性的氣候型態(tài)具有較強(qiáng)的一致性。中國東部降水的持續(xù)性和集中性具有南北差異，大值區(qū)主要位于長江以南。降水集中性和持續(xù)性與雨帶遷移和雨型演替密切相關(guān)，進(jìn)而對各季節(jié)極端性降水的形成和演化起根本性作用。

(2) 氣候變化背景下，中國東部極端性降水強(qiáng)度和頻次長期變化趨勢的季節(jié)特征和變化格局在長江以南存在較好的協(xié)同一致性。即極端性降水在強(qiáng)度加大的地區(qū)亦趨于頻發(fā)。1960—2017年間江南地區(qū)、西南地區(qū)的東北部、華南東部及沿海地區(qū)年極端性降水強(qiáng)度和頻次均增強(qiáng)顯著，近60年來相關(guān)地區(qū)年極端性降水強(qiáng)度和頻次線性增幅分別為15.00±0.30 mm/day 和5.50±0.30 days。極端性降水強(qiáng)度和頻次在季節(jié)變化上主要受降水帶的季節(jié)演進(jìn)以及雨帶遷移和雨型轉(zhuǎn)換的調(diào)控，特別是自1980年代以來，我國夏季雨型以長江型和華南型占優(yōu)，極端性降水在長江中下游地區(qū)和華南地區(qū)趨多趨強(qiáng)，將可能產(chǎn)生聯(lián)合放大的影響，相關(guān)地區(qū)未來的災(zāi)害危險(xiǎn)性也隨之趨于增加。

(3) 中國東部年極端性降水影響指數(shù)的高值區(qū)主要位于極端性降水強(qiáng)度和頻次均較高的地區(qū)，如西南地區(qū)東北部、黃淮地區(qū)西北部、江南和華南西部及其東南沿海等。近60年來中國東部年極端性降水影響指數(shù)大部分地區(qū)呈增強(qiáng)趨勢，特別是江南和華南地區(qū)以及西南地區(qū)東北部等。年極端性降水影響指數(shù)的氣候變化趨勢在東南沿海地區(qū)呈明顯的南北差異，長江以北以減弱為主，以南以增強(qiáng)為主，尤其是浙江和福建及沿海地區(qū)影響指數(shù)顯著增強(qiáng)，其中臺(tái)風(fēng)降水的影響值得關(guān)注。

(4) 中國東部夏季4 類雨型對極端性降水的影響指數(shù)具有顯著的調(diào)制作用。不同雨型通過調(diào)控降水總量，將顯著增強(qiáng)多雨地區(qū)極端性降水的影響指數(shù)。此外，在太平洋年代際振蕩(PDO)處于暖位相以及ENSO 暖事件(El Ni?o)期間，我國華北和西北地區(qū)極端性降水的影響指數(shù)均顯著降低，且ENSO 的影響范圍更大。同時(shí)，東亞夏季風(fēng)減弱時(shí)，長江中下游等地區(qū)極端性降水的影響指數(shù)將顯著增強(qiáng)。這些均與區(qū)域性海洋氣候變率影響中國東部雨帶遷移、雨型分布和演替有關(guān)。

需進(jìn)一步指出的是，氣候變化背景下，氣象要素本身及其均值(包括總量、方差、極值、較差和統(tǒng)計(jì)分布等)的平均狀況(受區(qū)域氣候變化、變率與關(guān)鍵熱動(dòng)力過程調(diào)控)是極端事件賴以形成和發(fā)展的重要?dú)夂虮尘?，而其低頻尺度（尤其如年代際）的變遷決定了極端事件的性質(zhì)(方向、速率和幅度等)和極端特性(強(qiáng)度、頻次、持續(xù)、急轉(zhuǎn)和群發(fā)等)演化的時(shí)空格局。應(yīng)特別在時(shí)空格局差異對比時(shí)予以考慮，以增強(qiáng)可比性。

總之，極端天氣氣候事件的形成和演變具有復(fù)雜性。一方面是其本身熱動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)層次以及各災(zāi)害性事件的相互作用（鏈?zhǔn)接|發(fā)、次生等，如臺(tái)風(fēng)引起高溫?zé)崂撕蜆O端強(qiáng)降水）復(fù)雜。另一方面在于其發(fā)生發(fā)展的激發(fā)強(qiáng)迫和驅(qū)動(dòng)因素，尤其是多層次、維度和尺度互饋?zhàn)饔皿w系和擾動(dòng)-響應(yīng)-互饋機(jī)制復(fù)雜，并由此產(chǎn)生不確定和不穩(wěn)定性(涉及極端事件的突發(fā)、急轉(zhuǎn)和可預(yù)報(bào)性等)。目前，在全球氣候變化背景下，有關(guān)重要區(qū)域、流域和海域極端天氣氣候事件的長期、連續(xù)、立體的綜合觀測研究，極端性事件變化檢測、診斷和歸因的系統(tǒng)分析，以及預(yù)測預(yù)估、評估評價(jià)和應(yīng)對防范關(guān)鍵技術(shù)體系的構(gòu)建等方面還很不足。因此，基于對外源強(qiáng)迫(全球氣候變暖)和區(qū)域氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率脅迫（如年際和年代際調(diào)制）、互饋?zhàn)饔皿w系結(jié)構(gòu)(如海陸氣等多圈層耦合與穩(wěn)定性及梯度、旋度、通量等的配置)和關(guān)鍵熱動(dòng)力過程等的深入認(rèn)識(shí)，從能量與物質(zhì)集中累積、分配格局以及循環(huán)和耗散等角度，明確時(shí)空尺度關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化多技術(shù)手段、多維度的精準(zhǔn)精細(xì)化全息描述，闡釋氣候變化下關(guān)鍵熱動(dòng)力形式、過程（如特定尺度渦、波、流及其相互作用）對區(qū)域性極端天氣氣候事件發(fā)生發(fā)展的影響機(jī)制機(jī)理，并辨識(shí)提取、分離量化各通道過程與形式的作用貢獻(xiàn)，是現(xiàn)階段我國極端天氣氣候事件等自然災(zāi)害與風(fēng)險(xiǎn)研究的主要任務(wù)[3]。