中亚干旱区是是全球最大的非地带性干旱区，地形复杂、气候独特，既是气象灾害的多发、重发区，又是气候变化的敏感区和脆弱区，同时也是我国天气气候上游关键区，对我国西北及东部地区灾害性天气具有重要影响。作为全球典型干旱区，生态系统非常脆弱，降水稀少且分布不均匀，降水量的变化对中亚地区社会经济发展、生态和水资源安全、未来政治决策和气象防灾减灾等方面有着十分重要的意义。中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所姚俊强研究员联合中国科学院新疆生态与地理研究所、成都信息工程大学等的科研人员，基于中亚地区逐日降水观测资料和模式模拟预估等，系统分析了中亚地区极端降水指标的强度和变化趋势特征，预估了未来极端降水变化趋势，揭示了极端降水结构变化对全球变暖的响应。中亚干旱区气候空间异质性明显。综合考虑柯本气候分类、干旱指数、降水量分布、降水年循环、地形地貌景观和土地覆被条件，将中亚可划分为3个区域（图1）：中亚北部为受西风控制的温带大陆性气候区(Df)，降水集中在夏季；中亚南部为干旱沙漠气候区(BW)，类地中海气候；中亚东南部为高原山地气候和类地中海气候区(Ds)，降水集中在冬春季。图1 中亚气候分区（a 柯本气候；b 降水量分布；c 综合气候分区；d 地形）
基于全球历史气候网逐日数据库(GHCN-D)和ETCCDI开发的10个极端降水指数，构建了中亚干旱区极端降水指数长时间序列数据集（图2，已发布在国家青藏高原科学数据中心）。基于该数据集和20个CMIP5模式模拟预估数据，揭示出20世纪60年代以来中亚极端降水明显增加的显著特征，其中中亚北部降水增加明显，而南部极端降水增加明显，山区年际变率增加。20世纪60年代以来轻度降水的频次和强度在明显减少，极端降水频次和强度在明显增加（图3）。1936-2005年，除CDD外，其他极端降水指数均呈上升趋势，其中PRCPTOT、Rx1day、Rx5day、R10、R20、CWD呈显著上升趋势。根据CMIP5预估发现中亚未来极端降水强度更大，且干旱更强；RCPs越高，降水极端性越高，信噪比越低（图4）。 图3 1936-2005年中亚降水距平变化（基于1961-1990年平均值）及变化趋势和低通滤波；中亚极端降水的变化及M-K突变检验
图4 基于CMIP5的中亚区域降水量和极端降水指标预估
中亚地区极端降水变化对全球变暖响应敏感。在中亚地区，PRCPTOT、Rx1day和CDD与全球变暖的关系近似线性，在RCP4.5下变化幅度分别为4.95% /K、5.79% /K和2.79% /K，其中RCP4.5略低于RCP8.5（图5）。降水量的增加主要是由于极端降水的增强并伴随着弱降水的减弱导致的，同时补偿了蒸发增加对全球变暖的影响。因此，在气候变暖背景下，中亚地区的降水量和极端降水强度逐渐增加，可能导致洪水风险的增加。但不可改变的是，未来中亚地区的可用水量仍然非常有限。该研究成果以“Intensification of extreme precipitation in arid Central Asia”为题发表于地球科学TOP期刊《Journal of Hydrology》（中科院一区）。该研究得到国家重点研发计划课题(2018YFC1507101)、国家自然科学基金(U1903208, U1903113)和中国气象局气候变化专项(CCSF202028)等项目联合资助。 Yao Junqiang, Chen Yaning, Chen Jing, et al. Intensification ofextreme precipitation in arid Central Asia [J]. Journal of Hydrology, 2021, 598:125760. Doi: 10.1016/j.jhydrol.2020.125760姚俊强, 陈静, 李建刚. (2021). 中亚干旱区极端降水指数长时间序列数据集(1925-2005).国家青藏高原科学数据中心, DOI: 10.11888/Meteoro.tpdc.271138.
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[转载]科学出版社：《干旱区科学概论》出版
