作者简介｜PROFILE
陈禹凡，南方科技大学环境学院2022级硕士研究生，导师刘俊国教授。本科毕业于中国地质大学（北京）地球科学与资源学院。目前在Geophysical Research Letters，Global and Planetary Change，Earth's Future等期刊发表论文5篇。
主要研究方向：极端旱涝灾害与气候变化
联系方式：yufan.chen0306@gmail.com
引文链接｜CITATION
[1] Chen, Y., Zhang, S., Wang, H., Chen, D., & Liu, J. (2025). Human-Induced Climate Change Intensifies Extreme Precipitation Events in Central China's Urban Areas. Geophysical Research Letters, 52, e2024GL111818. https://doi.org/10.1029/2024GL111818
[2] Chen, Y., Zhang, S., Gong, G., Chen, P., Gan, T., Chen, D., & Liu, J. (2024). Impacts of moisture transport on extreme precipitation in the Central Plains Urban Agglomeration, China. Global and Planetary Change, 242, 104582. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104582
关键词｜KEYWORDS
极端降水、水汽输送、气候变化、大气环流
摘要｜ABSTRACT
在全球气候变化影响下，全球水循环越来越失衡，大大增加了极端降水事件的风险，对城市安全带来了新的挑战。然而，目前极端降水的驱动机制尚不清晰，影响了城市对极端降水的有效应对。本研究选择近年来极端降水频繁发生的中原城市群为研究区，解析大气环流背景环流与驱动机制，揭示气候变化对城市群极端降水的影响，厘清关键影响因素。
图1. 不同来源的水汽轨迹类别对中原城市群极端降水事件的贡献。确定了四个水汽输送源区及占比，分别来自欧亚大陆（EUA）、西北太平洋北部（WNP(N)）、西北太平洋南部（WNP(S)）和孟加拉湾和中国南海（BSC）。
采用HYSPLIT模型来追踪极端降水事件的水汽输送源区，并对这些轨迹进行自组织映射神经网络（SOM）聚类。结果表明（图1），来自孟加拉湾和中国南海（BSC）的海洋路径是最重要的水汽来源，占总路径的 41.7%。源于西北太平洋（WNP）北部和南部的路径，对水汽的贡献不相上下，分别占26.6%和 21.8%。相比之下，源自欧亚大陆（EUA）的陆源路径所占比例不到总轨迹的十分之一，约为 9.9%。
图2.（a）欧亚（EUA）、（b）西北太平洋北部（WNP(N)）、（c）西北太平洋南部（WNP(S)）和（d）孟加拉湾和中国南海（BSC）对夏季极端降水事件轨迹贡献百分比（%）的时间序列。
图2展示了EUA、WNP和BSC水汽源区对中原城市群夏季极端降水事件的轨迹贡献百分比的年际变化。EUA和WNP的轨迹贡献均呈现显著的增加趋势，分别为每十年增加1.1%和4.1%。结果表明，中原城市群夏季极端降水事件的主要水汽源区正逐渐从BSC转变为EUA和WNP，特别是在WNP(N)区域。
图3. 四种典型环流模式的西北太平洋副热带高压（WNPSH）、南亚高压强度（SAH‒mag）、东亚西风急流（EAJ）、南亚高压西北‒东南向移动（SAH‒WN）指数散点图。以及位势高、风场和海表温度异常。
为了揭示与中原城市群夏季极端降水相关的环流模式及其物理机制，利用SOM聚类得到了四种典型环流模式（图3）。在模式1中，观测到西北太平洋副热带高压（WNPSH）的西伸和东亚西风急流（EAJ）的南移；模式2表现为WNPSH的东退，同时中国东北上空出现异常反气旋，而中国中部上空存在异常气旋；模式3显示WNPSH向西延伸且南亚高压（SAH）增强，伴随北太平洋西部和印度洋的海温正异常；在模式4中，SAH向西北移动，在朝鲜半岛上空诱发异常反气旋，并伴随热带气旋活动。
图4. 四种典型环流模式在观测（虚线）、全强迫（ALL）、仅温室气体强迫（GHG）、仅气溶胶强迫（AER）和仅自然强迫（NAT）情景下的时间变化趋势。
我们进一步探究人为强迫对极端降水相关大气环流变化的影响，分析了观测以及CMIP6在全强迫（ALL）、仅温室气体强迫（GHG）、仅气溶胶强迫（AER）和仅自然强迫（NAT）情景下的表现（图4）。值得注意的是，观测以及ALL和GHG情景均显示模式3和模式4的发生频率增加，而AER和NAT情景未呈现显著变化。这表明GHG对大气环流模式的改变起到了关键作用，从而推动了夏季极端降水的增加。
这些发现有望帮助我们更好地理解气候变化影响下中原城市群极端降水的相关水文气象过程，并为未来可能出现的夏季极端降水事件提供新的启示。
总结：本研究通过深入分析中原城市群极端降水的成因机制，强调人为气候变化在加剧区域极端降水的关键作用，为中原城市群极端降水的形成机制与水安全保障提供理论依据。
相关推荐｜RECOMMENDATIONS
[1] Huang, Z., Tan, X., Wu, X., Tan, X., Fu, J., & Liu, B. (2023). Long‐term changes, synoptic behaviors, and future projections of large‐scaleanomalous precipitation events in China detected by a deep learning autoencoder. Journal of Climate, 36(12), 4133–4149. https://doi.org/10.1175/JCLI‐D‐22‐0737.1
[2] Zhang, S., Zhang, G., Gong, G., Gan, T. Y., Chen, D., & Liu, J. (2024). Moisture sources and pathways of annual maximum precipitation in the Lancang‐Mekong river basin. Geophysical Research Letters, 51(6), e2023GL107622. https://doi.org/10.1029/2023GL107622
[3] Tang, Y., Huang, A., Wu, P., Huang, D., Xue, D., & Wu, Y. (2021). Drivers of summer extreme precipitation events over east China. Geophysical Research Letters, 48(11), e2021GL093670. https://doi.org/10.1029/2021GL093670
撰稿: 陈禹凡 | 编辑: 何立羹 | 校稿: Hydro90编委团
