近⽇，南⽅多地遭受持续性较强降⽔天⽓过程。⼴东、福建、⼴⻄等地部分地区出现了中到⼤⾬，局地暴⾬或⼤暴⾬。在关注灾情的同时，我们也听到了⼀些灾区群众的疑惑“太奇怪了”“从来没下过这么⼤⾬”。在体感上，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？让我们重温3年前的⼀篇可怕⽂章，了解“降⽔变率”这个概念，再次提⾼对⽓候变化的认识。
⾸先，从“变率”说起。
有关极端天⽓的报道并不罕⻅，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；厄尔尼诺次年夏季⻓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，重现期也就越⻓。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。2021年7⽉河南强降⽔过程的显著特点是短时降⾬强、降⾬极端性突出。当时郑州局地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。就算是⼤范围较⻓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⻓期停滞所形成。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，带来狂⻛暴⾬的对流系统的移动速度将会减缓，这意味着⻛暴在某地的滞留时间增⻓，进⽽造成局地的强降⽔和洪涝灾害，2021年夏季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、⼤部分季⻛区、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”。但与此同时，降⽔在时间上的分配也将变得更为不均匀，从天⽓到年际的多时间尺度上，降⽔的变率都将随着增暖幅度的增加⽽增加，这意味着降⽔在⼲湿时期间的波动将更为剧烈，未来地球将⾯临着更加频繁的旱涝灾害。
从下图中我们可以看到，未来降⽔会呈现出四种可能的变化：地球上绝⼤部分地区（包括三分之⼆的陆地地区）将会变湿且降⽔变率增强（蓝⾊区域）；同时还有其他地区则会⾯临变⼲且降⽔变率增强（绿⾊区域）、变湿且降⽔变率减弱（红⾊区域）、变⼲且降⽔变率减弱的情况（棕⾊区域）。
研究还指出，全球每增温1℃，全球平均的降⽔变率将增加约5%，这⼀速率约为平均降⽔变化的2倍。降⽔为何“情绪波动”⼤？
我们知道，降⾬是由上升的空⽓把⽔汽带到⾼空、⽔汽因温度下降液化成云滴⾬滴⽽形成的，空⽓的运动（⼤⽓环流）和⼤⽓中的⽔汽含量是决定降⽔变化的两个主要因素。
该研究指出，在未来全球变暖的背景下，⼤⽓⽔汽含量增加，有更多的⽔汽可以⽀撑极端降⽔的发⽣，因⽽降⽔的变率将会增强；与此同时，⽔汽和环流之间的相互作⽤也会加强降⽔变率，例如，更多的⽔汽在凝结时将释放更多的潜热，这些能量将进⼀步加强上升运动，在这种正反馈机制下，降⽔变率进⼀步增强。
如果我们仅仅考虑⽔汽的变化，未来降⽔变率将在全球较为均匀地增强，但由于增暖背景下⼤⽓环流的变率将减弱，在⽔汽和环流的共同影响下，最终全球降⽔将呈现如上图所示的4种变化型。
降⽔总量和变率变化的不同组合，将在不同地区造成不同类型的⽔⽂、农业和⽣态影响。例如，在降⽔总量和变率均增⼤的地区，整体⽽⾔⾬⽔充沛，但易发⽣极端降⽔和洪涝事件，给⽔利系统带来更⼤的考验。
⽽⽣活在降⽔总量减少但变率增⼤地区的⼈们，可能同时⾯临淡⽔资源短缺和更频繁的极端洪涝和⼲旱事件。降⽔总量增多同时变率减弱可能是我们最喜闻乐⻅的⼀种变化型，这意味着未来的⾬⽔不仅丰盈，还会以⼀种“润物细⽆声”的⽅式滋养着⼤地，遗憾的是，全球⼏乎没有地区属于这⼀类变化型。值得注意的是，我国⼤部分地区的降⽔变化型式属于“更湿润且波动更⼤”，意味着降⽔的极端性将增强，须引起我们的⼴泛重视。
总⽽⾔之，未来的地球不缺降⽔，但⼤⽓中更多的⽔汽会经历更⼤的“情绪波动”，势必带来更加剧烈的⼲湿对⽐和洪涝灾害，这与近⼆⼗年来我们所经历的⼲旱与洪涝事件均频繁发⽣的事实是⼀致的。在增暖背景下，降⽔变率的变化将影响社会和⽣态系统的⽓候恢复⼒，也对⽓候变化的应对⼯作提出了新的挑战。未来已来，做出改变为时不晚。
在2021年发布的IPCC第六次评估报告第⼀⼯作组报告《⽓候变化2021:⾃然科学基础》中指出，⼈类活动引起的⽓候变化正在影响全球每个地区的极端天⽓和⽓候，持续的全球变暖将进⼀步加强全球⽔循环，包括其变率、全球季⻛降⽔和⼲湿事件的严重程度。整个⽓候系统近期变化的规模，和⽬前⽓候系统许多⽅⾯的状况，在过去⼏个世纪乃⾄⼏千年⾥都前所未有，且在未来⼏个世纪到⼏千年⾥都是不可逆的。
电影《流浪地球》中有这样⼀段台词：“最初，没有⼈在意这场灾难，这不过是⼀场⼭⽕，⼀次旱灾，⼀个物种灭绝，⼀座城市的消失，直到这场灾难与我们每个⼈都息息相关……”⽆论你是否在意，未来已来，地球已发出警告，变化正在发⽣——“The bad news is dangerous climate change has arrived. The good news is we can prevent it from getting worse.” 减少使⽤⼀次性餐具、循环使⽤办公⽤纸、充分利⽤购物袋等塑料制品、低碳出⾏……这些话题看似⽼⽣常谈，但如果我们每个⼈都能认识到地球正在发⽣的变化，从⾃身开始做出改变，每个⼈看似微不⾜道的努⼒，汇集起来将是数⼗亿⼈类的⼒量。
“种⼀棵树最好的时间是⼗年前，其次就是现在”，尊重事实，做出改变，为时不晚。