在过去的几十年中，中国大部经历了许多极端降水和干旱事件。例如2015-2017、2020年华南和华东地区多发大暴雨、特大暴雨，2009-2011、2013、2016年南方发生系列干旱，2022年包括南方地区又出现了世纪强度的极端高温干旱。极端事件的频繁发生很大程度上可归因于水循环及有关的能量循环异常。研究水文循环变化有助于理解洪水和干旱的演变规律。
在以往研究中，人们使用不同的指数来量化中国水文循环的变异，得出的结果却存在分歧，甚至相互矛盾。原因可能是不同的指数只关注了水文循环的部分特征。相同的水文强度变化可能表现为不同的干湿配置，例如总降水量的增加可能源自3种情况：降水频次增加且强度增强，频次增加但强度不变，频次不变但强度增强。就第三种情况而言，使用侧重降水强度变化来表征水文循环，则会得出水文循环加剧的结论，而使用侧重降水频次的指数，则会得出没有明显变化的结论。
为了解决这个矛盾，本文使用了一个水文气候强度指数（HY-INT）。它是由归一化的降水强度（INT）和干旱期长度（DSL）相乘得来。该指数能很好地调和上面三种情况，均表现为水文循环加剧。论文首先基于中国大陆1961-2017年540个站点的日降水量观测，评估了中国HT-INT的变化，结果表明大部分地区水文循环加剧，很好地反映了近些年来极端水文灾害频繁出现的观测事实，而西北地区水文循环呈下降趋势，与该地区最近几十年气候变得相对温和一致（图1）。
图1 1961-2017年平均的中国台站观测点INT (mm/day)，DSL (days)，HY-INT (a，b，c)及其趋势 (d，e，f；/每十年)。(d，e，f)中的大圆圈表示通过了95%的显著性水平检验。
随后使用CMIP5/6模式数据，利用多模式权重集合平均预估了未来变化。结果表明，未来中国大部分地区HY-INT呈现出增长的变化特征，预示极端水文事件风险继续增大。而西北地区呈现下降趋势，源于DSL下降胜过了INT的增加，意味着该地区未来气候将继续变得相对温和。进一步的分析表明，中国东部地区HY-INT的增强主要源于水汽输送增强和大气稳定度的共同作用，而西北地区HY-INT的变化主要受到大气稳定度的影响（图2）。
图2 多模式权重集合平均预估的2018-2100年中国区域INT (mm/day/每十年)、DSL (days/每十年)和HY-INT (/每十年)的变化趋势。打点区域表示趋势通过了95%显著性水平的检验。
论文不仅以新的视角评估了过去和预估了未来中国地区水文循环的变化，而且调和了以往研究结果之间的分歧。该研究的第一作者是博士生郑衍欣，第二兼通信作者为李双林教授，合作者有贺圣平研究员和顾西辉教授。
该成果已发表在Journal of Hydrology上，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.128437。
