科学探索|“一天下完一年的雨”，这事儿未来可能更频繁 “一天下完一年的雨”，这事

也许你已经察觉到，今夏的气候，在全球范围内都有点“不正常”——河南郑州发生极端强降雨，几成泽国，继而湖北随州随县又遇极端强降水。放眼全球，七月份的德国也同样遭遇了破纪录的暴雨。

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体感上，我们无疑会感觉到异常降水频率的增多，但事实果真如此吗？我们可以从哪些尺度上衡量降水是否异常？
首先，从“变率”说起
有关极端天气的报道并不罕见，如此看来，每年都发生的极端天气，也太不“极端”了吧？
想要解决这个问题，我们先从天气气候的“变率”说起。
变率，是指天气或气候可能的波动或振荡范围，通常可以用标准差来表示，而降水变率，就是用以表示降水量波动程度的统计量。例如，昨天下雨了但今天没下，这便是降水在天气尺度上的变率；厄尔尼诺次年夏季长江中下游易发生洪涝，降雨比常年偏多，即为降水在年际尺度上的变率。变率与极端事件密切相关，变率越大，通常意味着极端事件的强度越强。
大家在新闻媒体上看到的 “N 年一遇”类表述，在气候学上的学名叫“重现期”（return period），这是一个统计学概念，可以认为是事件发生概率的倒数。
通常而言，强度越强的极端事件，其发生概率越低，重现期也就越长。天气气候变率越大，强极端事件发生频率越高。
未来降雨：不患寡而患不均
一天下完一年的雨，很多人想象一下会觉得难以置信，但这种情况不但有可能，而且会越来越频繁——
因为降水变率正在增强。
7 月河南强降水过程的显着特点是短时降雨强、降雨极端性突出。郑州局地 3 小时最大降雨量达 333mm，超过其年平均总降雨量的一半，二七区侯寨气象站日降雨量 692.2mm，超过郑州年平均降水总量。
无论是 “3 小时下完全年一半的雨”，还是“一天下完一年的雨”，背后反映的都是降雨在天气尺度上的变率增强，即降雨在时间上的不均匀性。
为什么要关注天气尺度上的降水变率呢？因为无论是连续性的或对流性的降水，都直接和天气尺度的天气系统相联系。就算是大范围较长时间的降水也是由一次次天气尺度系统所形成，或为一次天气尺度系统长期停滞所形成。因此天气尺度系统是分析预报降水首先要关心的。
很显然，同样是 641mm 的全年总降水（郑州），在 365 天里均匀地下完，和集中在几小时内一股脑儿地倾盆而下，二者的致灾性差之千里。令人担忧的是，美国科学家们利用气候变化模型研究发现，如果我们在未来采取一种无政策干预的高温室气体排放情景（RCP8.5，该情景下总辐射强迫在 2100 年达到 8.5W m-2），至本世纪末（2085-2100 年），全球增加的降水会有一半集中在 6 天之内下完。
无独有偶，另一项针对欧洲暴雨的研究发现，在气候变暖的背景下，带来狂风暴雨的对流系统的移动速度将会减缓，这意味着风暴在某地的滞留时间增长，进而造成局地的强降水和洪涝灾害，前段时间德国的洪涝灾害就是一个典型的例子。
全球变暖的背景下，降水变率在天气尺度上的增加意味着天气的波动范围更大，那么，除了天气尺度变率的变化，其他尺度的降水变率又将如何变化呢？
中国科学院大气物理研究所的张文霞副研究员在一项近期发表于 Science Advances 的研究工作表明，随着气候增暖，全球湿润区（主要包括热带、大部分季风区、中高纬地区）在因总降水量增多而变得更湿润的同时，降水变率也将增加。
我们知道，相同气压下，大气能容纳的水汽总量和气温密切相关，更暖的大气可以“包容”更多的水汽。随着全球变暖，气温逐渐上升，大气也将变得越来越湿润，有更多的水汽可以转化为降水，因而未来地球上的总降水将会变得更加“丰盈” 。