摘要 在全球變暖背景下，極端降水正日益頻繁、劇烈并影響更廣泛的區(qū)域。特別是在氣候變化的敏感區(qū)域——青藏高原（以下簡(jiǎn)稱高原），這些現(xiàn)象的發(fā)生頻率和強(qiáng)度均有顯著增加，對(duì)當(dāng)?shù)啬酥料掠蔚貐^(qū)的生態(tài)環(huán)境和生產(chǎn)生活造成了重大影響。因此，對(duì)高原極端降水進(jìn)行深入研究具有深遠(yuǎn)的科學(xué)意義和社會(huì)價(jià)值。本文從極端降水定義與指數(shù)、高原夏季極端降水特征、影響高原夏季極端降水的因素、高原夏季極端降水的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)與未來(lái)預(yù)估四個(gè)方面，對(duì)近幾十年來(lái)高原夏季極端降水的相關(guān)研究成果進(jìn)行了回顧。通過(guò)梳理和分析相關(guān)領(lǐng)域的研究成果，以期為研究者提供清晰的研究脈絡(luò)和前沿動(dòng)態(tài)，促進(jìn)學(xué)術(shù)交流與合作，共同推動(dòng)高原極端降水領(lǐng)域的科學(xué)研究持續(xù)深入，為全球氣候變化及極端天氣氣候事件研究和應(yīng)對(duì)提供更加堅(jiān)實(shí)和有力的科學(xué)支撐。

關(guān)鍵詞青藏高原;夏季極端降水;全球變暖;海溫異常;災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn);未來(lái)預(yù)估

2024-02-17收稿，2024-04-02接受

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42030611）;第二次青藏高原科學(xué)考察與研究（STEP）計(jì)劃（2019QZKK0105）;江蘇省研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（KYCX23_1301）

引用格式：劉俏華，姚秀萍，馬嘉理，等，2024.青藏高原夏季極端降水研究進(jìn)展與展望［J］.大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，47（5）：737-754.

Liu Q H，Yao X P，Ma J L，et al.，2024.Research progress and prospects on summer extreme precipitation over the Qinghai-Xizang Plateau［J］.Trans Atmos Sci，47（5）：737-754.doi：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20240217001.（in Chinese）.

在全球氣候變暖的大背景下，極端天氣氣候事件，如暴雨、洪澇、高溫、干旱等，在近幾十年內(nèi)發(fā)生的頻率和強(qiáng)度均呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì)（You et al.，2011;趙金鵬，2019;IPCC，2021）。相較于整體的氣候變化，極端事件通常破壞力更強(qiáng)，不僅威脅到人類的生存和社會(huì)穩(wěn)定，同時(shí)也對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)的平衡和生物多樣性產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。鑒于極端事件對(duì)全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的巨大威脅，各國(guó)政府和國(guó)際組織正逐漸加大對(duì)其的研究和應(yīng)對(duì)力度。加強(qiáng)國(guó)際合作，共同應(yīng)對(duì)極端天氣氣候事件，對(duì)維護(hù)全球可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

青藏高原（以下簡(jiǎn)稱高原）是全球氣候與環(huán)境變化的啟動(dòng)區(qū)、敏感區(qū)、脆弱區(qū)（馮松等，1998;吳國(guó)雄等，2013）。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，高原的溫度變化幅度為0.16～0.67 ℃／（10 a），其變暖趨勢(shì)明顯高于北半球和同緯度其他地區(qū)（Kuang and Jiao 2016;Yao et al.，2019），與人類活動(dòng)有關(guān)的溫室氣體排放加劇以及高原上空臭氧大幅度的減少是造成高原與其他地區(qū)溫度變化趨勢(shì)差異的可能原因（段安民等，2006;張人禾和周順武，2008;張人禾等，2015）。自20世紀(jì)后半葉起，由全球變暖導(dǎo)致高原地區(qū)極端天氣氣候事件的發(fā)生概率和強(qiáng)度均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，對(duì)高原周邊區(qū)域天氣氣候產(chǎn)生重要影響（吳國(guó)雄等，2013;許建偉，2015）。

極端降水的增加是全球變暖影響下的一個(gè)典型表現(xiàn)。高原極端降水時(shí)空格局的變化不僅會(huì)改變高原本身的氣候環(huán)境，還可能對(duì)當(dāng)?shù)丶跋掠蔚乃Y源管理產(chǎn)生直接或潛在的影響。這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)楦咴粌H是亞洲乃至世界著名大江大河的源頭（徐祥德等，2019），也是眾多湖泊和濕地的聚集地（萬(wàn)瑋等，2014），在全球水分循環(huán)中扮演著不可或缺的角色（Flohn and Reiter，1968;黃建平等，2021）。然而，近年來(lái)由于氣候變暖，高原上的冰川融化速度加快，導(dǎo)致水資源供應(yīng)不穩(wěn)定，威脅著下游地區(qū)的農(nóng)業(yè)、工業(yè)和居民生活。同時(shí)，極端降水的頻率和強(qiáng)度不斷增加，進(jìn)一步加劇了當(dāng)?shù)睾樗湍嗍鞯茸匀粸?zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，造成了嚴(yán)重的水資源損失。因此，對(duì)高原極端降水進(jìn)行深入研究具有深遠(yuǎn)的科學(xué)價(jià)值和實(shí)際意義。

本文回顧并整理了高原夏季極端降水的相關(guān)研究工作，重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：1）極端降水定義與指數(shù);2）高原夏季極端降水的時(shí)空分布及演變特征;3）影響高原夏季極端降水的因素;4）高原夏季極端降水的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)與未來(lái)預(yù)估。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行了展望。

1 極端降水的定義與指數(shù)

1.1 極端降水定義

對(duì)于極端降水定義的傳統(tǒng)方法有絕對(duì)閾值法，如一些研究中將每日降水量大于50 mm的降水事件定義為極端降水（Domrs and Peng，1988;Zhai et al.，2005;林云萍和趙春生，2009），但該方法適用于降水量空間變率較小的地區(qū)。在研究具有顯著氣候差異的區(qū)域時(shí)，通常采用相對(duì)閾值法來(lái)定義極端降水。定義方式通常有兩種：百分位閾值法與擬合經(jīng)驗(yàn)曲線函數(shù)法。目前百分位閾值方法被廣泛用于定義極端降水閾值，常用的如第95百分位（翟盤茂和潘曉華，2003;Zhai et al.，2005;You et al.，2008;Zhang and Zhai，2011）、第97.5百分位（Wang and Zhou，2005）及第99.9百分位（Luo et al.，2016;吳夢(mèng)雯和羅亞麗，2019），降水量超過(guò)閾值時(shí)，該降水事件被認(rèn)為是極端的。二是擬合經(jīng)驗(yàn)曲線函數(shù)，如擬合廣義極值分布（Li et al.，2013;Zheng et al.，2016）、e指數(shù)衰減曲線分布（Yu and Li，2012）等，此方法通常用來(lái)探討10、50乃至100 a一遇的極端降水情況。與使用絕對(duì)閾值來(lái)定義極端事件的方法相比，該方法能夠考慮到不同地區(qū)之間的降水差異，有效剔除地域和季節(jié)因素對(duì)閾值設(shè)定的影響。這意味著各地的極端降水閾值可根據(jù)實(shí)際降水情況來(lái)設(shè)定，從而能更精準(zhǔn)地體現(xiàn)極端降水事件的區(qū)域性和季節(jié)性特性（高濤和謝立安，2014;吳燕娟，2016），有助于對(duì)極端降水的氣候特征和變化趨勢(shì)等開(kāi)展更客觀地分析。

1.2 極端降水指數(shù)

極端氣候指數(shù)的定義主要考慮定量研究的可行性、不同地區(qū)的可比性和應(yīng)用的實(shí)際意義等因素，對(duì)于深入理解氣候變化具有重要價(jià)值（任國(guó)玉等，2010）。氣候變化檢測(cè)及指數(shù)專家組定義了反映不同極端特征的11個(gè)核心極端降水指數(shù)，主要用于評(píng)估降水事件的強(qiáng)度，頻率和持續(xù)時(shí)間的變化等。所有的指數(shù)可以分為4類：1）相對(duì)閾值指數(shù)，反映某一時(shí)段內(nèi)各極端降水值的分布，有R95p（強(qiáng)降水量）和R99p（極強(qiáng)降水量）;2）絕對(duì)閾值指數(shù)，降水量超過(guò)或低于一個(gè)固定的閾值的降水事件的發(fā)生頻率，主要有R10（中雨日數(shù)）、R20（大雨日數(shù)）、R50（暴雨日數(shù)）;3）強(qiáng)度指數(shù)，代表季節(jié)或一年內(nèi)的最大或最小值，主要有Rx1day（最大1日降水量）、Rx5day（最大5日降水量）、SDII（平均日降水強(qiáng)度）;4）持續(xù)時(shí)間指數(shù)，主要有CDD（持續(xù)干期）、CWD（持續(xù)濕期）、PT（年總降水量）。研究時(shí)可根據(jù)研究重點(diǎn)與目標(biāo)選擇使用（Alexander et al.，2006;You et al.，2008;翟盤茂和劉靜，2012;Zhou et al.，2016;Kirchmeier-Young and Zhang，2020）。

2 高原夏季極端降水特征

2.1 時(shí)空分布特征

高原夏季降水是全年降水的主要來(lái)源（Wang et al.，2017），空間分布表現(xiàn)為“西北少而東南多”的特征（葉篤正和高由禧，1979），高原夏季的極端降水也表現(xiàn)出相似的分布型（圖1a）（趙雪雁T83E5JXwIYDvwzJGtWfhLQ==等，2015;曹瑜等，2017，2019）。研究通常采用相對(duì)閾值法來(lái)分析高原極端降水情況，后續(xù)提及的研究結(jié)論主要基于該定義方法展開(kāi)。研究結(jié)果顯示，極端降水閾值同樣呈現(xiàn)出從東南向西北遞減的趨勢(shì)，其中橫斷山區(qū)極端降水的閾值最高，柴達(dá)木盆地和昆侖山北部地區(qū)附近閾值最低（馬偉東等，2020）。高原夏季極端降水的降水強(qiáng)度（R99I）（圖1c）、強(qiáng)降水強(qiáng)度指數(shù)、多年一遇、50 a一遇和100 a一遇水平均呈現(xiàn)從東南向西北遞減的空間分布特征，且降水量較大區(qū)域的多年一遇的降水值隨概率的變化趨勢(shì)更明顯（曹瑜等，2017）。藏南河谷、橫斷山脈及若爾蓋高原地區(qū)的極端降水日數(shù)（R99D）最頻繁（圖1b），高原北部和西南部極端降水貢獻(xiàn)率（R99C）較高且聶拉木地區(qū)最高（圖1d）（馬偉東等，2020）。

從高原不同典型地形區(qū)域來(lái)看，柴達(dá)木盆地夏季極端降水量、極端降水頻數(shù)和降水閾值的空間分布呈現(xiàn)東部大西部小的特征，極端降水量和頻次相對(duì)較少，但其對(duì)夏季降水量的貢獻(xiàn)卻很大（圖1）（馬偉東等，2020;呂春艷，2021;郝愛(ài)華等，2023）;三江源地區(qū)的降水強(qiáng)度呈現(xiàn)從西北向東南遞增的趨勢(shì)，高原東部和南部的邊緣區(qū)域是降水強(qiáng)度高值區(qū)，且極端強(qiáng)降水（R95P）和特強(qiáng)降水量（R99P）在三江源東部地區(qū)尤為顯著（靳錚等，2020;姚秀萍等，2022）;高原東南部川藏鐵路附近區(qū)域的極端降水量小、降水強(qiáng)度小、但降水發(fā)生頻數(shù)高且更容易連續(xù)發(fā)生（Ma and Yao，2023）;雅魯藏布江流域的極端降水指數(shù)，包括降水日數(shù)、總降水量、降水強(qiáng)度、連續(xù)5日的最大降水量以及極端降水量，均表現(xiàn)出自東部向西部逐漸遞減的空間分布型（劉江濤等，2018）。

以上研究多基于日降水資料，從氣候尺度對(duì)高原夏季極端降水的特征等進(jìn)行了多角度分析。除此之外，Li et al.（2013）基于小時(shí)降水資料對(duì)中國(guó)中東部地區(qū)夏季極端降水事件的特征進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，高原東坡極端降水事件的平均持續(xù)時(shí)間超過(guò)12 h，且降水過(guò)程的演變具有不對(duì)稱性，即降水迅速達(dá)到降水量峰值，而從峰值至結(jié)束則相對(duì)緩慢（吳夢(mèng)雯和羅亞麗，2019）。Li（2018）對(duì)2007—2013年夏季高原地區(qū)小時(shí)極端降水事件進(jìn)行了細(xì)致研究，發(fā)現(xiàn)與所有降水事件的平均持續(xù)時(shí)間相比，極端降水事件的持續(xù)時(shí)間要長(zhǎng)得多，平均可達(dá)8.4 h。高原夏季降水事件持續(xù)時(shí)間與降水機(jī)制密切相關(guān)，長(zhǎng)時(shí)間降水事件主要由層狀降水主導(dǎo)（Yu et al.，2007）。從日內(nèi)尺度來(lái)看，高原夏季極端降水最容易開(kāi)始于下午晚些時(shí)候（當(dāng)?shù)貢r(shí)18時(shí)，當(dāng)?shù)貢r(shí)等于世界時(shí)加6 h），并于早晨（當(dāng)?shù)貢r(shí)07時(shí)）結(jié)束，且最容易在午夜（當(dāng)?shù)貢r(shí)23時(shí)）達(dá)到降水量峰值，夜間長(zhǎng)時(shí)間極端降水的降水量所占比例更大，約占28.6％（Li，2018）。

2.2 時(shí)空演變特征

由于氣候變暖導(dǎo)致的水循環(huán)加快與大范圍的環(huán)流調(diào)整，高原極端降水總體呈增加趨勢(shì)（You et al.，2008;曹瑜等，2017，2019;冀欽等，2018;馮曉莉等，2020;郝愛(ài)華等，2023），事件的持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)，且極端降水量對(duì)總降水量的貢獻(xiàn)不斷上升（Ge et al.，2017;馬偉東等，2020;欒瀾，2022）（圖2）。但由于降水資料不同、研究時(shí)段不同、區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)不同等原因，得到的結(jié)論也存在一定差異。You et al.（2008）對(duì)1961—2005年高原極端降水的研究顯示，高原南部和北部的大多數(shù)降水指數(shù)呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，而高原中部則表現(xiàn)為減少趨勢(shì)。趙雪雁等（2015）對(duì)1963—2012年間夏半年高原降水進(jìn)行研究指出，高原強(qiáng)降水量和頻次展現(xiàn)出微弱的增長(zhǎng)趨勢(shì)，并伴隨著準(zhǔn)12 a的年代際振蕩，高原東部強(qiáng)降水量、頻次和相對(duì)強(qiáng)度與夏半年降水量的相關(guān)性顯著，其中強(qiáng)降水量和頻次與降水量呈正相關(guān)關(guān)系，而相對(duì)強(qiáng)度則與之相反。曹瑜等（2019）在研究1961—2014年夏季高原中東部極端降水時(shí)發(fā)現(xiàn)，除了西藏東部呈現(xiàn)減少趨勢(shì)外，高原中東部地區(qū)夏季極端降水在其他地區(qū)大多呈增加趨勢(shì)，且極強(qiáng)降水量的年代際變化尤為顯著。趙金鵬（2019）對(duì)1961—2016年高原地區(qū)的降水演變進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高原強(qiáng)降水量、極端強(qiáng)降水量、最大1 d降水量和最大5 d降水量在高原大部分區(qū)域均呈增多的趨勢(shì)，強(qiáng)降水量和極端強(qiáng)降水量的增長(zhǎng)幅度達(dá)到了總降水量增長(zhǎng)幅度的一半以上，是導(dǎo)致高原降水量增加的主導(dǎo)因素，即高原降水量的增加主要來(lái)源于強(qiáng)降水和極端強(qiáng)降水的增加。Xiong et al.（2019）的研究指出，高原西南部、中部和北部地區(qū)的極端降水量呈增加趨勢(shì)，而東南部地區(qū)呈減少趨勢(shì);楊志剛等（2014）研究則表明，在1961至2010年，西藏的西部、北部和東南部地區(qū)極端降水事件的發(fā)生頻率有所下降，且西部和東南部趨勢(shì)較顯著，然而，沿著雅魯藏布江一線、西藏南部和東北部的極端降水出現(xiàn)頻率則呈增加的趨勢(shì)。

高原的極端降水量和極端降水日數(shù)呈明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，但極端降水量的變化在空間分布上存在明顯的不一致性（郝愛(ài)華等，2023）。從不同氣候分區(qū)來(lái)看，1961—2019年雨季高原的干旱區(qū)與半干旱區(qū)在降水量、降水日數(shù)、極端降水量及極端降水日數(shù)方面總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，半濕潤(rùn)區(qū)的極端降水日數(shù)略有增加，極端降水量顯著增加（欒瀾和翟盤茂，2023）。楊昭明和張調(diào)風(fēng)（2021）對(duì)1961—2017年雨季高原東北部降水量的變化進(jìn)行研究也得出了較為一致的結(jié)果，即干旱區(qū)降水量呈增加趨勢(shì)，半干旱區(qū)和半濕潤(rùn)區(qū)降水量的極端性增強(qiáng)。也有許多學(xué)者對(duì)高原不同典型地形區(qū)域的極端降水演變趨勢(shì)展開(kāi)了研究，發(fā)現(xiàn)柴達(dá)木盆地強(qiáng)降水量與發(fā)生頻次呈增加趨勢(shì)（趙雪雁等，2015;郝愛(ài)華等，2023），其東部極端降水的強(qiáng)度與頻數(shù)快速增加，且降水波動(dòng)明顯加劇，發(fā)生極端降水事件的可能性大大增加（冀欽等，2018）。西藏地區(qū)的最大5 d降水量略減少，大雨日數(shù)和強(qiáng)降水量的變化趨勢(shì)不明顯，其中那曲西部是極端降水指數(shù)變化最為顯著的區(qū)域（杜軍等，2014）。在橫斷山區(qū)，最大5日降水量略有減少但變化不顯著（Zhang et al.，2014）。三江源地區(qū)強(qiáng)降水日數(shù)呈增加趨勢(shì)，極端降水存在6和20 a為周期的主要周期變化（Cao and Pan，2014），高原東南部川藏鐵路沿線極端降水量顯著增加，極端降水量的年際變化和季節(jié)內(nèi)變化均受極端降水頻數(shù)變化的主導(dǎo)（Ma and Yao，2023）;雅魯藏布江流域極端降水指標(biāo)普遍呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì)，與流域內(nèi)年平均降水量變化趨勢(shì)一致（劉江濤等，2018），其中降水日數(shù)、降水總量、極端降水量、連續(xù)濕潤(rùn)日數(shù)均在95％置信度水平上顯著上升（楊浩等，2019），最大5 d降水量、中雨天數(shù)、逐年平均降水強(qiáng)度和逐年連續(xù)降水天數(shù)也呈增加趨勢(shì)（游慶龍等，2009）。

3 影響高原夏季極端降水的因素

深入探究影響高原極端降水時(shí)空分布及其演變的多元因素，對(duì)于全面理解全球氣候變暖背景下高原極端降水的形成機(jī)制及其演變至關(guān)重要。這不僅關(guān)乎科學(xué)認(rèn)知的深化，更是制定有效減災(zāi)策略和應(yīng)對(duì)措施的緊迫需求。眾多研究已廣泛探討了影響高原極端降水的多種因素，這些因素錯(cuò)綜復(fù)雜。本文旨在從全球變暖、大尺度環(huán)流模式、天氣系統(tǒng)以及動(dòng)力熱力機(jī)制等核心視角，對(duì)這些影響因素進(jìn)行綜合性總結(jié)和深入分析，以期能更全面地理解高原極端降水的形成和演變機(jī)制，從而為高原地區(qū)的環(huán)境保護(hù)、氣候預(yù)測(cè)及災(zāi)害防治提供更為精確和科學(xué)的理論支撐。

3.1 全球變暖

眾多研究表明，自然和人類活動(dòng)將導(dǎo)致全球大部分地區(qū)氣候變暖，這將增加大氣的水汽容納能力，從而導(dǎo)致極端降水增加（Kharin et al.，2013;Stocker et al.，2013）。IPCC第六次評(píng)估報(bào)告（AR6）指出，區(qū)域強(qiáng)降水的強(qiáng)度變化與全球變暖之間存在近乎線性的關(guān)系（張文青等，2023），隨著未來(lái)全球氣溫變暖幅度的增加，強(qiáng)降水將進(jìn)一步增強(qiáng)。強(qiáng)降水事件的發(fā)生頻次隨全球增暖幅度的增加而呈上升趨勢(shì)，越極端的強(qiáng)降水事件，其出現(xiàn)的頻率將以更高的百分比增長(zhǎng)（高信度）（IPCC，2021;周波濤和錢進(jìn)，2021）。在中國(guó)區(qū)域內(nèi)，隨著氣溫的升高，平均降水和極端降水均呈現(xiàn)一致增加的趨勢(shì)，且極端降水對(duì)增暖的響應(yīng)比平均降水更強(qiáng)，并且越強(qiáng)的極端降水敏感性越大（吳佳等，2015）。

國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者從熱力學(xué)角度研究了極端降水與氣溫的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)極端降水與氣溫的關(guān)系符合C-C（Clausius-Clapeyron）方程（以大約7％／℃的速率增加）。也就是說(shuō)，極端降水的變化對(duì)溫度很敏感，隨著大氣溫度增加，極端降水強(qiáng)度的增加速率與C-C速率基本一致，即理論上極端降水強(qiáng)度隨氣溫的變化速率也為7％／℃（Allen and Ingram，2002;Liu et al.，2009;Chen et al.，2011;Wang et al.，2017;Naveendrakumar et al.，2019）。但不同的研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)際情況中極端降水變化與氣溫的關(guān)系較為復(fù)雜。在中緯度地區(qū)，極端降水對(duì)溫度的敏感性可能高達(dá)14％／℃（Lenderink et al.，2011），而在印度和其他高溫地區(qū)往往會(huì)出現(xiàn)負(fù)速率（Ali and Mishra，2017）。中國(guó)大陸日極端降水強(qiáng)度與日平均氣溫關(guān)系大多呈峰值型，且大多數(shù)站點(diǎn)的變化速率超過(guò)C-C速率（Gao et al.，2020），小時(shí)極端降水量隨溫度的變化率也大于C-C速率（Miao et al.，2016）。

全球變暖可能導(dǎo)致高原大氣水汽供應(yīng)呈增加趨勢(shì)，這預(yù)示著高原水汽含量和降水的潛在增長(zhǎng)（黃建平等，2021）。研究指出，高原東部極端降水強(qiáng)度以接近C-C的速率隨近地表溫度上升，且這種增加速率在高原地區(qū)顯著超過(guò)中國(guó)中東部地區(qū)。這一現(xiàn)象可能與高原地區(qū)深對(duì)流降水為主導(dǎo)機(jī)制有關(guān)，深對(duì)流在短時(shí)間內(nèi)釋放大量潛熱，進(jìn)而增強(qiáng)了降水強(qiáng)度。然而，當(dāng)溫度超過(guò)15 ℃時(shí)，極端降水強(qiáng)度隨溫度上升而減弱，這表明降水強(qiáng)度與氣候變暖之間的關(guān)系并非總是單調(diào)遞增。在高溫條件下，有限的大氣濕度和可降水量可能是限制極端降水強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。此外，有研究表明，溫度和極端降水之間的關(guān)系可能隨降水持續(xù)時(shí)間的變化而有所不同，并且隨著極端降水百分位數(shù)的上升，這種關(guān)系可能呈現(xiàn)出增強(qiáng)的趨勢(shì)（Shaw et al.，2011）。這些發(fā)現(xiàn)為我們理解全球變暖背景下高原極端降水的復(fù)雜變化提供了重要視角。

3.2 海洋振蕩因子及海溫異常

有研究指出，北大西洋多年代際振蕩（Atlantic Multidecadal Oscillation，AMO）和厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（El Nio-Southern Oscillation，ENSO）對(duì)高原極端降水增多增強(qiáng)具有一定影響，這種影響主要體現(xiàn)在準(zhǔn)3 a周期振蕩和多年代際時(shí)間尺度上（Wang and Ma，2018;馮曉莉等，2020）。21世紀(jì)以來(lái)，伴隨著AMO暖相位，高原降水總量、降水強(qiáng)度、中等強(qiáng)度以上降水天數(shù)以及極端降水值都顯示出了偏多偏強(qiáng)偏大的特征（馮曉莉等，2020）。ENSO在高原極端降水變化中扮演著重要角色，當(dāng)Nio3.4區(qū)域的海水溫度偏低時(shí)，高原暖濕季節(jié)的降水總量、中雨以上的天數(shù)以及降水極值均表現(xiàn)出偏多偏大的趨勢(shì)（馮曉莉等，2020）。印度洋地區(qū)東西海溫的偶極振蕩（IOD）與高原汛期降水有較好的相關(guān)關(guān)系，IOD與歐亞500 hPa的高度場(chǎng)異常有密切的關(guān)系，并通過(guò)印度西南季風(fēng)的強(qiáng)弱，影響高原汛期降水的變化（劉青春等，2005）。高原地區(qū)盛夏降水與表征西印度洋異常海溫的西極子指數(shù)（IOD_W）表現(xiàn)出良好的相關(guān)關(guān)系，IOD_W正異常年時(shí)高原降水偏多10％～30％，其中高原中部偏多最為顯著，而負(fù)異常年與之相反（羅布等，2020）。夏季高原降水與赤道印度洋反Walker環(huán)流強(qiáng)弱、印度季風(fēng)槽、副熱帶高壓及西太平洋暖池區(qū)對(duì)流強(qiáng)度和位置變化有密切的關(guān)系（假拉和周順武，2002）。前期11—12月是印度洋海溫異常影響高原夏季降水的關(guān)鍵時(shí)期，當(dāng)赤道印度洋關(guān)鍵區(qū)海溫西暖東冷時(shí)，西藏、川西南部及高原東北部夏季降水偏多，反之亦然（張寧瑾，2018）。4月阿拉伯海海溫距平偏高時(shí)，除高原南部邊緣和西部阿里外，高原大部分地區(qū)夏季降水偏多（假拉和周順武，2003）。即使在10月，印度洋水汽依舊可以通過(guò)極端天氣事件影響到高原腹地（崔江鵬等，2014）。

3.3 大尺度環(huán)流與多尺度天氣系統(tǒng)

大尺度環(huán)流系統(tǒng)的強(qiáng)度和位置的變化對(duì)高原降水的分布、強(qiáng)度及變化具有重要影響。西風(fēng)帶和季風(fēng)的相互作用會(huì)影響高原氣候，并通過(guò)環(huán)流調(diào)節(jié)高原地區(qū)降水的變化（曹瑜等，2021）。印度夏季風(fēng)和東亞夏季風(fēng)的加強(qiáng)有利于高原降水的增強(qiáng)（Zhu et al.，2015）。當(dāng)偏南氣流在高原地區(qū)增強(qiáng)，中緯度西風(fēng)和熱帶地區(qū)東風(fēng)帶向極地移動(dòng)加強(qiáng)時(shí)，有利于高原夏季極端降水事件的增加（曹瑜等，2021）。夏季北大西洋濤動(dòng)（North Atlantic Oscillation，NAO）可通過(guò)調(diào)節(jié)大尺度大氣環(huán)流與高原地形的相互作用對(duì)高原東部降水產(chǎn)生影響（劉煥才和段克勤，2012），也可通過(guò)改變西風(fēng)帶的強(qiáng)度和位置，間接調(diào)整高原地區(qū)上空的水汽輸送、輻合與輻散模式（孔鋒等，2017）。NAO強(qiáng)年份，高原北部輸入的水汽增加，水汽輻合，有利于降水產(chǎn)生，而高原南部則輸入的水汽減少，降水減少，NAO弱年份則相反（Liu and Yin，2001;劉煥才和段克勤，2012;Liu et al.，2015;謝欣汝，2019）。此外，NAO還可通過(guò)調(diào)節(jié)亞洲急流的經(jīng)向位置，影響高原南部西邊界的比濕和水分輸送（Wang et al.，2017）。也有研究（Bothe et al.，2011;游慶龍等，2021）指出，高原極端降水變化與北大西洋的風(fēng)暴軸活動(dòng)存在聯(lián)系，當(dāng)風(fēng)暴軸偏強(qiáng)（偏弱）時(shí)，瞬變波對(duì)基本氣流的強(qiáng)迫效應(yīng)會(huì)相應(yīng)增強(qiáng)（減弱），導(dǎo)致中高緯度西風(fēng)強(qiáng)度及輸送均加強(qiáng)（減弱）。同時(shí)，北大西洋急流出口區(qū)的不穩(wěn)定性增強(qiáng)導(dǎo)致歐洲西北部的高壓異常，這種變化通過(guò)Rossby波的作用影響亞洲季風(fēng)系統(tǒng)，最終調(diào)節(jié)了高原地區(qū)極端降水。曹瑜等（2021）對(duì)高原中東部夏季極端降水與大尺度環(huán)流的研究也得出了相似的結(jié)論。高原嚴(yán)重和極端潮濕的情況通常與緯向拉長(zhǎng)的北大西洋風(fēng)暴路徑有關(guān)（Zhu et al.，2011）。中緯度Rossby波破碎是造成喜馬拉雅山地區(qū)極端降水的關(guān)鍵因素（Vellore et al.，2016）。

影響高原極端降水的天氣系統(tǒng)呈現(xiàn)出極為復(fù)雜的特性。這些系統(tǒng)主要包括南亞高壓與西太平洋副熱帶高壓（陶詩(shī)言和朱福康，1964;Krishnamurti et al.，1973）、高原上空特有的高原低渦（Li et al.，2011;Lin et al.，2022;Li and Zhang，2023）、高原切變線（Zhang et al.，2016;Yao et al.，2020，2021;Liu and Yao，2022）以及高原地區(qū)常見(jiàn)的中小尺度對(duì)流系統(tǒng)（Flohn and Reiter，1968）。Sun et al.（2021）對(duì)高原中東部的夏季極端降水的天氣型進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其主要影響系統(tǒng)可分為高原槽型、高原切變線型和高原低渦型3種，其中高原切變線型是影響高原中東部極端降水的主要天氣型。眾多研究指出，南亞高壓加強(qiáng)（Chen et al.，2023）、烏拉爾山阻塞高壓的加強(qiáng)（馮蕾和魏鳳英，2008），西風(fēng)急流的減弱和北移（Gao et al.，2014;Sun et al.，2020;Ding et al.，2021），西北太平洋副熱帶高壓的增強(qiáng)北移或西伸、東亞槽加強(qiáng)（Chen et al.，2023）以及孟加拉灣明顯的氣旋環(huán)流異常（Liu et al.，2016），都有利于高原降水的增強(qiáng)。同時(shí)，天氣系統(tǒng)強(qiáng)度及位置的異常還可對(duì)高原降水落區(qū)產(chǎn)生影響。西北太平洋副熱帶高壓的增強(qiáng)和北移以及孟加拉灣明顯的氣旋式環(huán)流異常有利于高原中東部夏季降水的發(fā)生（Liu et al.，2016）;西太平洋副熱帶高壓南退和南亞高壓東進(jìn)，可使得高原中東部地區(qū)的夏季小時(shí)極端降水的落區(qū)偏南（Xu et al.，2023）;Ma and Yao（2023）等研究表明，當(dāng)孟加拉灣和蒙古地區(qū)500 hPa存在反氣旋性環(huán)流異常時(shí)，高原東南部低層偏南風(fēng)和氣旋性切變加強(qiáng)，有利于高原南部川藏鐵路附近日極端降水量偏多。

3.4 動(dòng)力熱力因素

在動(dòng)力機(jī)制方面，高原大地形通過(guò)其顯著的機(jī)械阻擋作用對(duì)西風(fēng)氣流產(chǎn)生影響，引發(fā)繞流和爬流現(xiàn)象。這種作用進(jìn)一步對(duì)西風(fēng)帶產(chǎn)生分流效果，形成兩支氣流并在高原東部匯合，形成強(qiáng)大的西風(fēng)急流（葉篤正和顧震潮，1955）。夏季時(shí)，西風(fēng)氣流經(jīng)過(guò)高原時(shí)以繞流為主，爬流則與高原附近的垂直運(yùn)動(dòng)具有很高的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系（李斐等，2012）。在局地尺度上，高原復(fù)雜地形可能通過(guò)調(diào)節(jié)相關(guān)的上升運(yùn)動(dòng)，在形成極端降水的不均勻分布中發(fā)揮關(guān)鍵作用（Ma et al.，2023）。同時(shí)高原對(duì)氣流的機(jī)械強(qiáng)迫效應(yīng)，又會(huì)不可避免地導(dǎo)致大氣環(huán)流模式的重新調(diào)整，進(jìn)而導(dǎo)致加熱場(chǎng)的重新配置，而這種加熱格局的調(diào)整反過(guò)來(lái)又會(huì)增強(qiáng)環(huán)流和氣候變化的強(qiáng)度（姚秀萍等，2021）。

在熱力機(jī)制方面，高原作為巨大的夏季熱源，自20世紀(jì)50年代起便受到關(guān)注，其中葉篤正等（1957）的研究揭示了高原陸面熱狀況對(duì)北半球氣候異常的顯著影響。高原加熱可使其上空大氣柱每天增溫3 ℃左右，引起空氣上升以及周邊大氣向高原的匯聚，一方面有利于高原對(duì)流活動(dòng)的發(fā)生，局地對(duì)流活動(dòng)和增強(qiáng)有利于極端降水的發(fā)生。另一方面，高原加熱可引導(dǎo)熱帶暖濕氣流北上，從而觸發(fā)了夏季風(fēng)的爆發(fā)（Li and Yanai，1996;吳國(guó)雄和張永生，1998;姚秀萍等，2021），并對(duì)東亞夏季風(fēng)的增強(qiáng)起到了關(guān)鍵作用。增強(qiáng)的季風(fēng)帶來(lái)的大量暖濕氣流則為高原地區(qū)極端降水的形成提供了豐富的水汽條件。此外，夏季高原的熱力影響可強(qiáng)迫低渦和切變線的產(chǎn)生，這些天氣系統(tǒng)對(duì)高原極端降水的發(fā)生具有重要影響（吳國(guó)雄等，2013;Lin et al.，2022）。東亞區(qū)域的降水分布在很大程度上受到高原自身的熱力抬升和降水潛熱釋放所引發(fā)的大氣波動(dòng)的調(diào)控（吳國(guó)雄等，2005）。此外，Trenberth（1999）進(jìn)一步指出，潛熱和感熱通量不僅導(dǎo)致空氣溫度上升，同時(shí)也增加了空氣的濕度，從而為區(qū)域性降水和極端降水事件的增加增強(qiáng)創(chuàng)造了有利條件。高原熱源效應(yīng)的日變化也是不可忽視的，其中山谷風(fēng)現(xiàn)象是這種日變化的重要體現(xiàn)之一。

水汽也是極端降水形成過(guò)程中最重要的因素之一（孔鋒等，2017;IPCC，2021），區(qū)域水循環(huán)加速是高原降水增加的原因之一（湯秋鴻等，2020）。大量的研究表明，高原夏季的水汽主要從熱帶印度洋和西太平洋進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送（Dong et al.，2017;Ma et al.，2018）。南亞季風(fēng)和東亞季風(fēng)帶來(lái)的水汽對(duì)高原南部和東部影響較大，但對(duì)高原北部影響較小（Yao et al.，2013;Wang et al.，2017;Ma et al.，2018），高原北部的降水及其水汽來(lái)源主要受西風(fēng)控制（Liu et al.，2014;Guan et al.，2019）。Wang et al.（2023）對(duì)高原北部極端降水的水汽來(lái)源進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)來(lái)自阿拉伯海和南亞次大陸的水汽以及整個(gè)高原的局地蒸發(fā)是高原北部極端降水的主要水汽源，但不同來(lái)源的水汽貢獻(xiàn)在高原不同區(qū)域存在差異。降水的位置、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間主要由水汽的來(lái)源和輸送路徑?jīng)Q定，大尺度大氣環(huán)流變動(dòng)導(dǎo)致的水汽輸送變化則是導(dǎo)致降水極值發(fā)生變化的關(guān)鍵因素（Trenberth et al.，2003;王任若愚，2022）。研究表明，水汽對(duì)高原極端降水的影響主要有兩條途徑：一條是西風(fēng)帶控制的水汽通道，另一條是印度季風(fēng)控制的水汽通道。由于雅魯藏布大峽谷為水汽輸送提供了天然通道，高原東南部的極端降水從孟加拉灣吸收了大約75％的總水分，故高原東南地區(qū)極端降水的開(kāi)始時(shí)間也早于高原其他地區(qū)（Ma et al.，2020）。水汽輸送通道加強(qiáng)有利于高原南部和東部地區(qū)水汽增多并產(chǎn)生強(qiáng)輻合，有利于極端降水的產(chǎn)生（曹瑜等，2019）。高原的水汽收支與周邊大陸和海洋的大尺度大氣水汽輸送密切相關(guān)，特別是與印太暖池的水汽輸送密切相關(guān)。近幾十年來(lái)，高原的水汽收支總體呈現(xiàn)明顯的年代際和年際增加趨勢(shì)，全球變暖和印度-太平洋暖池的地表潛熱通量暖池指數(shù)增加顯著有助于高原的水汽收支增加（Meng et al.，2020）。

總體來(lái)看，上升運(yùn)動(dòng)、水汽輻合、大氣對(duì)流不穩(wěn)定性等動(dòng)力和熱力因素與極端降水密切相關(guān)，這些條件的加強(qiáng)均有利于增強(qiáng)高原南部川藏鐵路附近極端降水的增強(qiáng)（Ma and Yao，2023）。

4 高原夏季極端降水的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)與未來(lái)預(yù)估

4.1 高原夏季極端降水的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)

在全球氣候變化的大背景下，高原極端降水的時(shí)空格局變化顯著，這不僅對(duì)高原脆弱的高原生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，還可能引發(fā)洪澇、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害、對(duì)水利水電等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴(yán)重破壞。同時(shí)，這也將直接影響交通道路的暢通與安全，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民眾生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

高原東南部是滑坡、崩塌發(fā)育的重災(zāi)區(qū)（盛海洋和李紅旗，2004）。致命性的山體滑坡主要集中在高原東坡一、二級(jí)地形的交界處（Lin and Wang，2018）。隨著氣候變暖加劇，極端降水頻率與強(qiáng)度的增加進(jìn)一步加劇了中國(guó)滑坡災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，且高原地區(qū)尤為顯著（王霞等，2022）。鄒新華等（2013）在縣域尺度上對(duì)高原洪澇災(zāi)害進(jìn)行了定量分析，發(fā)現(xiàn)極端降水變化在高原內(nèi)部表現(xiàn)出較大的區(qū)域空間差異，導(dǎo)致部分區(qū)域洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)逐漸加劇。河湟谷地、西藏一江兩河、甘南高原以及川西北高原山地等區(qū)域應(yīng)作為洪澇災(zāi)害的重點(diǎn)防范區(qū)域。崔鵬等（2015）對(duì)高原山地災(zāi)害進(jìn)行了綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，研究結(jié)果顯示，高度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中在高原西部和南部邊緣地區(qū)（占比20.55％），且川西高原和藏東南尤為突出。其中，滑坡和泥石流的高危險(xiǎn)區(qū)主要分布在藏東南、川西以及青海東部，特別是雅魯藏布江中游、三江地區(qū)、橫斷山脈和湟水河流域（圖3a）;而山洪災(zāi)害的高危險(xiǎn)區(qū)則主要分布于高原東部的昆侖山東段、祁連山地區(qū)、甘南高原西部、西藏一江兩河地區(qū)、南部邊緣以及唐古拉山的部分地區(qū)（圖3b）。

泥石流、滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害也對(duì)道路交通構(gòu)成了巨大的威脅（崔鵬和林勇明，2008）。我國(guó)歷史上幾次最為嚴(yán)重的鐵路運(yùn)行事故均為強(qiáng)降水以及其引發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害所導(dǎo)致（張子曰，2019）。高原地區(qū)的鐵路與公路，特別是青藏鐵路和川藏鐵路這兩條至關(guān)重要的交通線路，其建設(shè)與運(yùn)營(yíng)均受到極端降水事件的深刻影響。拉巴卓瑪和普布貴吉（2007）對(duì)青藏鐵路沿線的氣象災(zāi)害特征進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，7、8月鐵路沿線會(huì)遭遇短時(shí)強(qiáng)降水天氣，雖然這種極端天氣事件的氣候概率相對(duì)較小，但它們發(fā)生時(shí)會(huì)對(duì)鐵路路基和其他基礎(chǔ)設(shè)施造成一定影響。張子曰（2019）對(duì)川藏鐵路沿線的氣象風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，指出鐵路建設(shè)過(guò)程中應(yīng)特別關(guān)注降水量大的四川盆地、川西高原及林芝市;鐵路運(yùn)營(yíng)階段要關(guān)注川西高原地形快速爬升的區(qū)域，要注意防范局地地形降水造成的次生災(zāi)害的影響。

另外，隨著高原地區(qū)城市化進(jìn)程的加快，城市不透水面迅速擴(kuò)張，對(duì)當(dāng)?shù)厮难h(huán)產(chǎn)生了顯著影響（Pan et al.，2020;高卿等，2021）。受到氣候變化和城市化的雙重壓力，高原城市地區(qū)未來(lái)可能面臨更嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。以拉薩市為例，未來(lái)城市擴(kuò)張將顯著削弱其應(yīng)對(duì)洪澇的能力。氣候變化帶來(lái)的降水模式改變，可能使拉薩市及其周邊地區(qū)面臨更加頻繁的極端降雨事件，這無(wú)疑將加劇洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)（戴開(kāi)璇等，2022）。因此，拉薩市必須嚴(yán)格控制城市開(kāi)發(fā)對(duì)水域和綠地的侵占，同時(shí)優(yōu)化土地使用效率。面對(duì)全球氣候變化和城市化進(jìn)程的雙重挑戰(zhàn)，高原各城市都應(yīng)積極探索可持續(xù)的城市發(fā)展道路，加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)，優(yōu)化土地利用，提升城市防洪排水能力，確保城市的持續(xù)安全與穩(wěn)健發(fā)展。

綜上，高原地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與城市發(fā)展中要綜合考慮地質(zhì)、氣候和環(huán)境等多種因素，采取多學(xué)科、多部門合作的方式，通過(guò)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警、優(yōu)化城市規(guī)劃、提升防洪排水能力等措施，確保高原地區(qū)的交通安全和城市可持續(xù)發(fā)展。

4.2 高原夏季極端降水的未來(lái)預(yù)估

為了應(yīng)對(duì)全球變暖的挑戰(zhàn)，世界各國(guó)于2015年簽署了《巴黎協(xié)定》，該協(xié)定的長(zhǎng)期目標(biāo)是限制全球平均氣溫的上升幅度，相較于前工業(yè)化時(shí)期，控制在2.0 ℃以內(nèi)，并致力于將升溫幅度進(jìn)一步限制在1.5 ℃以內(nèi)。此后，全球平均升溫1.5 ℃及全球平均升溫2.0 ℃對(duì)降水的影響，成為國(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注的重要科學(xué)議題（Li et al.，2018a，2018b;Li et al.，2018;Chen et al.，2020;Zhang et al.，2020）。

IPCC第六次評(píng)估報(bào)告（AR6）指出，隨著全球進(jìn)一步增暖，全球水循環(huán)將進(jìn)一步增強(qiáng)（姜大膀和王娜，2021）。全球范圍內(nèi)的極端降水頻率和總量將顯著增加（Li et al.，2018a;Wang et al.，2018）。未來(lái)全球變暖趨勢(shì)越顯著，強(qiáng)降水的增強(qiáng)越劇烈，強(qiáng)降水事件的頻次增長(zhǎng)也越明顯，且越極端的強(qiáng)降水事件，其發(fā)生頻率的增長(zhǎng)百分比越大（高信度）。比如，未來(lái)20 a一遇、100 a一遇的強(qiáng)降水，在全球氣溫上升1.5 ℃情景下出現(xiàn)的頻率將分別增加10％與20％;在全球氣溫上升2 ℃情景下，其發(fā)生頻率將分別增加22％與45％以上（IPCC，2021;周波濤和錢進(jìn)，2021）。同樣，中國(guó)地區(qū)極端降水的發(fā)生概率在2.0 ℃溫升下比1.5 ℃溫升下更高（Li et al.，2018b），其強(qiáng)度在1.5 ℃溫升及2.0 ℃溫升下將分別增加7％和11％（Li et al.，2018b）。

高原是全球氣候變化最敏感地區(qū)之一，其增溫率超過(guò)全球同期平均增溫率（Wang et al.，2008;Yao et al.，2019;You et al.，2021）。不同模式對(duì)高原未來(lái)降水的預(yù)估總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)（Wang et al.，2021;欒瀾，2022;朱連華等，2023）。吳佳等（2015）基于CMIP5模式，定量分析了中國(guó)區(qū)域年平均降水、強(qiáng)降水量（R95P）、極端強(qiáng)降水量（R99P）對(duì)增暖的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)極端降水對(duì)增暖的響應(yīng)比平均降水更強(qiáng)，且高原地區(qū)和西南地區(qū)的R95P和R99P增加最顯著。Zhou et al.（2019）基于CMIP5多模式集合結(jié)果指出，全球增暖1.5 ℃情景下高原地區(qū)降水強(qiáng)度和頻率均顯著增加，其中高原北部增加尤為顯著（Jia et al.，2019）。從2016年開(kāi)始，CMIP6試驗(yàn)數(shù)據(jù)陸續(xù)發(fā)布，其在物理過(guò)程、生物地球化學(xué)過(guò)程、參數(shù)化方案和分辨率等方面均較早期版本均有所改進(jìn)（Eyring et al，2019;陳煒等，2021）。與CMIP5相比，CMIP6對(duì)中國(guó)地區(qū)極端降水的模擬能力總體有所提升（王予等，2021;李博淵和胡芩，2024），當(dāng)前的CMIP6年代際預(yù)測(cè)模式在高原夏季降水的預(yù)測(cè)上已經(jīng)具備近10 a的預(yù)測(cè)能力（Hu et al.，2021），這為我們更好地理解和應(yīng)對(duì)高原氣候變化提供了有力的工具?；贑MIP6模式對(duì)高原降水的未來(lái)預(yù)估表明，隨著時(shí)間的推移和情景強(qiáng)度的增加，高原降水增幅更加明顯（陳煒等，2021）。高原南部喜馬拉雅山脈附近和高原東南部海拔較低地區(qū)降水增加幅度最大，增加范圍明顯擴(kuò)大（李博淵和胡芩，2024）。也有一些研究基于CORDEX模式、CESM模式對(duì)于高原南部川藏鐵路區(qū)域的極端降水進(jìn)行了預(yù)估，發(fā)現(xiàn)高原南部川藏鐵路區(qū)域的極端降水頻次在變暖的情景下有所增多（Zhang et al.，2021），1.5和2.0 ℃溫升背景下，川藏鐵路區(qū)域年均夏季日極端降水量分別將增至當(dāng)前氣候的2.4倍和2.8倍，額外0.5 ℃溫升可使該區(qū)域年均夏季日極端降水量增多20％（馬嘉理，2023）。總體來(lái)看，模式預(yù)估的不確定性主要受排放情景差異的影響（Zhou et al.，2014;Wang et al.，2021;欒瀾，2022）。在氣候變暖背景下，高原地區(qū)極端降水趨于頻繁，并且強(qiáng)度有所增加（許建偉，2015），氣候暖濕化和降水極端化進(jìn)一步加劇，寒旱區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)水資源分布將面臨巨大的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論與展望

本文回顧和總結(jié)了高原夏季極端降水的定義與指數(shù)、時(shí)空分布及其演變特征、影響因素、未來(lái)預(yù)估等方面的研究進(jìn)展，得到了以下結(jié)論：

1）目前研究中廣泛采用百分位閾值法來(lái)對(duì)極端降水進(jìn)行定義，相比絕對(duì)閾值法，采用百分位閾值法時(shí)，不同區(qū)域的閾值都依據(jù)其實(shí)際降水狀況而定，能更準(zhǔn)確地反映極端降水的區(qū)域性和季節(jié)性特征，有助于客觀分析其氣候特性和變化趨勢(shì)。另外，研究中還常采用反映不同極端特征的極端降水指數(shù)以評(píng)估降水事件的強(qiáng)度、頻率和持續(xù)時(shí)間的變化等，其對(duì)于深入理解氣候變化具有重要價(jià)值。

2）高原極端降水的分布呈現(xiàn)由東南向西北遞減的特征，降水強(qiáng)度和強(qiáng)降水強(qiáng)度指數(shù)都與之類似。極端降水事件最易開(kāi)始于當(dāng)?shù)貢r(shí)下午18時(shí)，并于早晨07時(shí)結(jié)束，在午夜23時(shí)峰值的占比更高，夜間長(zhǎng)時(shí)間降水的比例更大。近年來(lái)高原極端降水總體呈增加趨勢(shì)，且在總降水量中所占比例亦逐漸增加。然而，由于使用的降水?dāng)?shù)據(jù)、研究時(shí)間跨度、以及區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)等因素的不一致，不同研究得出的結(jié)論仍有所差異。

3）相對(duì)于平均降水，極端降水對(duì)自然因子和人文因子的響應(yīng)更加敏感。影響高原極端降水的因素復(fù)雜多樣，全球變暖、大尺度環(huán)流形勢(shì)、不同尺度的天氣系統(tǒng)均是影響高原極端降水的重要因素，上升運(yùn)動(dòng)、水汽輸送與輻合、大氣對(duì)流不穩(wěn)定性等動(dòng)力和熱力因素的增強(qiáng)均有利于高原極端降水的增強(qiáng)。

4）高原是全球氣候變化最敏感地區(qū)之一，在氣候變暖背景下，高原地區(qū)極端降水趨于頻繁且強(qiáng)度有所增加，高原地區(qū)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加劇。不同模式對(duì)高原未來(lái)極端降水量的預(yù)估總體呈增加趨勢(shì)，且高排放情景的變化趨勢(shì)大于中等及低排放情景，高原極端降水量的增加具有顯著的空間非均勻性。

高原極端降水研究領(lǐng)域充滿了眾多值得探索和挑戰(zhàn)的問(wèn)題，其中包含諸多亟待探索與應(yīng)對(duì)的復(fù)雜問(wèn)題，單項(xiàng)研究難以全面涵蓋所有的相關(guān)議題。因此，本文將聚焦于三個(gè)關(guān)鍵視角，以展望未來(lái)對(duì)高原夏季極端降水的研究。

1）多源資料在高原極端降水研究中的使用至關(guān)重要。高原地區(qū)地形復(fù)雜，地面觀測(cè)站點(diǎn)稀少且不均勻性等問(wèn)題突出，給極端降水的精確監(jiān)測(cè)和研究帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。因此，研究中往往需要充分利用多源資料來(lái)彌補(bǔ)地面觀測(cè)的不足，以更全面、深入地了解高原極端降水的特征與機(jī)理等。除了目前采用較多的高分辨率衛(wèi)星資料以外，來(lái)自青藏高原綜合科學(xué)考察、青藏高原大氣科學(xué)試驗(yàn)等觀測(cè)的數(shù)據(jù)也是研究極端降水不可或缺的重要資源。這些資料可為高原降水研究，特別是特定區(qū)域或過(guò)程的深入、細(xì)致分析提供重要支持。這些多源資料的綜合運(yùn)用，對(duì)于精確揭示高原極端降水現(xiàn)象具有不可替代的科學(xué)價(jià)值。

2）多尺度天氣系統(tǒng)影響機(jī)理研究。已有研究中指出了影響高原極端降水的眾多因素，尤其不同尺度的環(huán)流系統(tǒng)的影響，但不同層次、不同尺度的系統(tǒng)之間是怎么相互影響并最終共同影響極端降水的發(fā)生發(fā)展，這個(gè)問(wèn)題目前還未深入展開(kāi)，在后續(xù)關(guān)于高原降水尤其極端降水的相關(guān)研究中應(yīng)當(dāng)予以重視。

3）復(fù)合事件研究。復(fù)合事件是由多重災(zāi)害或驅(qū)動(dòng)因素導(dǎo)致的天氣和氣候事件，是破壞和影響方面最致命和危險(xiǎn)的極端事件。與單一極端事件相比，復(fù)合事件造成的影響更為嚴(yán)重，發(fā)生機(jī)理和變化規(guī)律也更為復(fù)雜。氣候變化背景下許多復(fù)合極端事件頻發(fā)、強(qiáng)發(fā)，極端事件間的組合形式也呈現(xiàn)出新特點(diǎn)，對(duì)科學(xué)研究和防災(zāi)應(yīng)對(duì)提出了更高的要求和更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此未來(lái)對(duì)于高原極端天氣的研究亦需關(guān)注高原復(fù)合事件，以提高對(duì)復(fù)合事件的科學(xué)認(rèn)識(shí)和應(yīng)對(duì)能力。

最終，必須指出的是，本文旨在對(duì)高原夏季極端降水的研究進(jìn)展進(jìn)行整理與綜述。文獻(xiàn)回顧主要關(guān)注了該領(lǐng)域的主要文獻(xiàn)，但由于篇幅和范圍的限制，難以實(shí)現(xiàn)全面性，因此遺漏之處在所難免，歡迎各位讀者一起探討交流。

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·ARTICLE·

Research progress and prospects on summer extreme precipitation over the Qinghai-Xizang Plateau

LIU Qiaohua1，2，3，YAO Xiuping1，2，3，MA Jiali4，LI Ruoying2，3

1School of Atmospheric Sciences，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China;

2State Key Laboratory of Severes Weather，Chinese Academy of Meteorological Sciences，Beijing 100081，China;

3China Meteorological Administration Training Centre，Beijing 100081，China;

4Earth System Modeling and Prediction Centre，China Meteorological Administration，Beijing 100081，China

Abstract With global warming，extreme precipitation events are becoming more frequent and intense，affecting broader regions and presenting significant global challenges.The Qinghai-Xizang Plateau，known as the “roof of the world，” has a unique geographical position and fragile ecosystem，making it particularly sensitive to climate change.Extreme precipitation events exacerbate the uneven spatial and temporal distribution of water resources across the Qinghai-Xizang Plateau and trigger natural disasters such as landslides，mudslides，and floods，posing severe risks to local populations and ecosystems.

This paper provides a comprehensive review of recent research on summer extreme precipitation over the Qinghai-Xizang Plateau，focusing on four key aspects：1） definitions and indices of extreme precipitation;2） characteristics of summer extreme precipitation over the Qinghai-Xizang Plateau;3） factors influencing extreme summer precipitation over the Qinghai-Xizang Plateau;and 4） disaster risks and future projections of summer extreme precipitation over the Qinghai-Xizang Plateau.The percentile threshold method is widely used to define extreme precipitation，revealing a pattern of “l(fā)ess in the northwest and more in the southeast” across the Qinghai-Xizang Plateau.There is a notable increasing trend in extreme precipitation，characterized by extended durations and a greater contribution to total precipitation.

Extreme precipitation over the Qinghai-Xizang Plateau is highly sensitive to both natural and anthropogenic factors.The determinants are complex and multifaceted，involving interactions with global warming，atmospheric circulation patterns，and multi-scale weather systems.Key dynamic and thermodynamic factors，such as ascending motions，moisture transport and convergence，and enhanced atmospheric convective instability，create conditions conducive to the intensification of extreme precipitation.Future climate model projections consistently suggest an intensification of the global water cycle，increasing the frequency and magnitude of extreme precipitation under continued global warming.These trends are more pronounced under high-emission scenarios compared to moderate and low-emission scenarios，posing significant challenges to the Qinghai-Xizang Plateaus fragile ecosystems and socio-economic advancement.

While considerable progress has been made in understanding extreme precipitation over the Qinghai-Xizang Plateau，many complex issues require further investigation.This review aims to summarize current knowledge and highlight future research directions，enhancing our unders tanding of extreme precipitation patterns and their impacts on the Qinghai-Xizang Plateau and surrounding regions.By providing theoretical insights into the challenges posed by climate change on the Qinghai-Xizang Plateau，this paper seeks to inform more effective responses to the evolving threats of global warming and extreme precipitation events.

Keywords Qinghai-Xizang Plateau;summer extreme precipitation;global warming;sea surface temperature anomaly;disasters risks;future projections

doi：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20240217001

（責(zé)任編輯：劉菲）