极端小时降水的特征
今年汛期，暴雨相关话题频登热搜，多地降水量突破历史同期极值。中国气象局在8月新闻发布会上指出，自今年4月1日入汛以来，全国范围内经历了多轮强降雨和极端暴雨，给人们的日常生活和经济活动造成严重影响。在全球气候变暖背景下，我国极端降水发生频率、持续时间、影响范围都出现了明显增加的趋势，降水极端性更强，致灾严重；我国近年主雨季降水在时空分布、降水日变化等方面也出现不同于常年的波动。针对相关情况与变化，记者采访了中国气象局武汉暴雨研究所研究员汪小康和崔春光。极端小时降水频发：气候变暖下的暴雨新常态面对突如其来的暴雨，网友不禁调侃“一天下完了一年的雨”，虽然听起来难以置信，但这种情况不但有可能，而且会越来越频繁。近年来，在气候变暖影响下，极端降水伴随着极端雨强的特征愈加显著，即短时间内出现极大降水，导致区域或气象观测站出现破历史纪录的1小时雨量或几小时累计雨量。例如，“7·20”河南特大暴雨1小时降水量达201.9毫米，以及“8·12”湖北随州特大暴雨6小时降水量达462.6毫米等。这种短时强降水因其突发性和集中性，往往引发严重的洪涝灾害或局地山洪暴发，造成严重的财产损失，甚至人员伤亡。
2023年7月29日8时至8月1日9时京津冀降水实况图/河北省气象台关于极端小时降水的频发，需要从不同角度和层面分析。从直接原因来看，多尺度环流和大气系统的异常是极端降水事件频发的主因。而从根本原因上讲，全球变暖加剧了气候系统的不稳定性，增加了异常环流型出现的频率和强度。此外，全球气候变暖的时空分布不均性导致大陆增温幅度快于海洋。一方面，升温的大气能够容纳更多的水汽；另一方面，水汽凝结释放的潜热进一步增加了大气的不稳定性，进而加大了强对流和极端降水事件的发生概率。此外，我国多地的降水呈现出“小雨发生率降低、暴雨日数和雨量显著增强”的特点。以江淮流域为例，近年来梅雨季节的降水时空分布趋向集中，梅雨区范围缩小，连阴雨程度减弱，但强降水的频次、范围以及极端降水的比例明显增加。这种“非典型梅雨”的特征，凸显了在气候变化下降水模式的转变。极端小时降水特征：区域集中、北方更强、夜间频发我国幅员辽阔，各地区气候态差异显著，年降水量也存在巨大差异，因此，不同区域常出现不同类型的暴雨，即使在同一区域内，极端小时降水的时空分布、季节和日变化特征也各不相同。
1951年至2021年全国平均小时降水不同百分位阈值降水频次占比日变化注：频次占比=（该时次达到阈值的降水次数／24小时达到阈值的降水次数）×100％自20世纪中期以来，我国大部分地区的极端降水频次和强度均呈波动上升的趋势，尤其是南方和西部地区的增加趋势尤为明显。灾害性强降水的预警与防范难点在于精准预测其发生的时间和地点，因此，精细刻画我国极端小时降水的统计特征至关重要，这不仅是掌握极端降水规律的重要手段，也是实现精准预报与预警的基础。从空间分布上看，我国主雨季极端降水的阈值分布以胡焕庸线（瑷珲—腾冲一线）为界，呈现出“东南大、西北小”的特点。其中，华南、环渤海、长江中下游和四川盆地等四个地区为极端降水的大值区。尤其是在华南和环渤海的沿海地区，长江中下游的湖北省中东部，以及四川盆地的雅安市及其周边地区，极端降水强度最为显著。随着降水极端性增强，这些大值区的中心逐渐向北移动，表明北方地区的降水极端性更强。从月际变化上看，华南和江南地区的极端小时降水多发生在前汛期（4至6月份），长江中下游地区的高频月份则集中在梅汛期（5至7月份），华北和东北地区的高频月份多为7至8月份，而华西地区则集中在9至10月份的华西秋雨期。随着降水极端性增强，极端小时降水的最高频月份逐渐集中，并且从6至7月推迟到7至8月，各地区之间的差异也随之减小。从日变化特征上看，全国范围内的极端小时降水频次呈现出午后至夜间的主循环和后半夜至上午的次循环。随着极端性增强，主循环的幅度增大，而次循环的峰值则有所减小。从南到北，日变化幅度逐渐减小，而西部地区的变化幅度最大。此外，降水峰值时刻具有空间聚集的特性，夜间的降水峰值主要集中在江南、华南沿海以及华北和东北地区，而早晨至上午的峰值则覆盖了其他大部分地区。随着极端性增强，峰值时刻的空间聚集性逐渐减弱，随机性增强。如何科学理性应对气候变化带来的强降水、雷暴、大风等挑战，成为亟待解决的重要课题。伴随气候变化和城市化进程加快，极端暴雨可能产生风险连锁效应，对生命和财产安全构成巨大威胁。在城市规划建设中提升城市韧性的同时，社会公众也应行动起来，增强防灾减灾意识，提升知险识险避险能力，在面对暴雨等灾害性天气时能从容应对。