近年来，陕西师范大学地理科学与旅游学院全球变化团队，长期致力于天气气候事件诊断和机制分析。在段克勤教授的指导下，团队成员相互合作，在极端降水事件和机理研究中取得系列成果，相关成果已发表或录用于国内外地学领域高水平学术期刊Journal of Climate、Climate Dynamics、《地理学报》和《长江流域资源与环境》上。
科研成果（一）：中国中东部春季偏前型极端降水前兆信号与形成机制
随着全球变暖，极端事件气候频发。通过定义面向事件过程的极端降水事件(Event-based extreme precipitation, EEP)，考虑整个降水事件的过程，以极端降水出现在事件前期或后期的位置，将极端降水事件分为三类，分别是偏前型，均衡型和偏后型。将极端降水事件细化，可有效验证极端降水对气候变暖响应的结论，对未来研究方法完善和研究思路设计具有启示性。
图1 中国中东部气象站点分布、偏前型极端降水类型和影响环流示意图
尚溦博士通过超前滞后合成分析，发现在偏前型极端降水事件发生前5天左右，从北大西洋地区自西向东传播的波列已经形成。伴随大气环流调整，西风急流北跳以及孟加拉湾季风爆发，为极端降水的发生提供了良好的水汽条件。孟加拉湾季风爆发日期可为偏前型极端降水事件的发生提供可能的先兆信息。通过尺度分解对水汽方程进行诊断分析，发现水汽输送的水平动力项对偏前型极端降水的发生起到主导作用，这一作用分别与波列传播引起的东亚地区异常反气旋和孟加拉湾季风爆发有关的西南风异常密切相关。水汽输送的热力项和垂直项作用较小。以上研究揭示了偏前型极端降水事件发生的前期中高纬和副热带异常信号，对极端降水的预报预警具有重要意义。该研究成果发表在期刊Journal of Climate上。
图2 中国中东部春季EEP事件水汽方程各项诊断
科研成果（二）：中国中东部极端降水大尺度环流和遥相关机制
尚溦博士通过中国中东部两种极端降水大尺度环流分析发现：偏前型极端降水事件发生与中高纬丝绸之路波列密切相关，该波列由北大西洋地区的异常三级型海温激发，通过西风急流自西向东传播到东亚地区，引起中国中东部地区高层辐散增强。同时，偏前型极端降水事件发生与孟加拉湾季风爆发相关，西南风水汽输送异常增强，引起中国中东部水汽辐合，两者共同作用导致偏前型降水事件发生。
均衡型降水发生与东亚经向波列密切相关，该波列由菲律宾海地区异常冷源激发而来。同时，副热带高压异常西伸，使得更多的水汽输送到中国中东部，引起该区域发生均衡型极端降水事件。分析发现均衡型极端降水事件发生时长江流域表现为明显的相当位温梯度，有利于梅雨锋面的形成。说明均衡性降水事件对应江淮梅雨的发生，也验证了江淮梅雨发生时极端降水分布的均衡性。该研究成果发表在期刊Climate Dynamics上。
科研成果（三）：面向事件过程的秦岭南北极端降水时空变化特征
李双双博士关注中国南北过渡带极端降水时空变化特征，面向极端降水过程，利用1970—2017年72个气象站点实测逐日气温和降水数据，分析了秦岭南北地区降水极端化的背景，并从降水量、降水日数和降水频次3个维度，对4种极端降水事件类型时空变化进行分析，探讨了不同区域、不同类型极端降水与区域增温的响应关系。
研究发现：极端降水与区域变暖关系密切。当秦岭南北气温升高时，区域持续性极端降水事件呈现下降趋势，单日型极端降水事件呈现增加趋势。近期秦岭南北单日型、短历时、高强度的极端降水事件呈现增加趋势，秦岭以北地区偏前型和均衡型极端降水事件在减少，秦岭南坡响应密切的为偏后型，汉江谷地为均衡型和偏后型。该研究成果发表在期刊《地理学报》上。
科研成果（四）：面向事件过程的长江流域极端降水时空变化特征
在李双双地指导下，硕士生何锦屏基于1961—2019年逐日降水格点数据，对长江流域偏前型、偏后型、均衡型和单日型极端降水时空变化特征进行分析。结果表明：① 在变化过程上，1961—2019年，长江流域偏前型极端降水先增加后下降，偏后型、均衡型极端降水变化以平稳波动为主，单日型极端降水持续上升；② 在空间格局上，长江流域偏前型、偏后型极端降水量呈现“东南高—西北低”的分布格局，均衡型极端降水高值区分布于金沙江、鄱阳湖流域，单日型极端降水空间特征表现为“中间高、两侧低”；③ 1998年长江流域极端降水以偏前型为主导，即7月20—26日偏前型极端降水事件为1998年夏季洪涝灾害的核心致灾因子。该研究成果已被期刊《长江流域资源与环境》录用。
图3 1961—2019年长江流域不同类型极端降水事件降水量空间变化
