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卫星观测显示，自1982年以来，萨赫勒极端风暴的频率增加了两倍gydF4y2Ba

自然gydF4y2Ba体积gydF4y2Ba544gydF4y2Ba，gydF4y2Ba页面gydF4y2Ba475 - 478 (gydF4y2Ba2017gydF4y2Ba）gydF4y2Ba引用本文gydF4y2Ba

主题gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

在全球变暖的影响下，水循环预计会加剧gydF4y2Ba1gydF4y2Ba研究报告显示，在世界许多地区，极端降雨事件更加频繁gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，以及预测未来洪水频率的增加gydF4y2Ba5gydF4y2Ba．这种早期的、主要是中纬度的观测是必不可少的，因为气候模式在对对流降雨的描述方面存在缺陷gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba7gydF4y2Ba．一组全球重要的强风暴—中尺度对流系统gydF4y2Ba8gydF4y2Ba-提出了一个特别的挑战，因为它们在传统气候模型无法解决的空间尺度上动态组织。在这里，我们使用了西非萨赫勒地区35年的卫星观测数据，揭示了最强烈MCSs频率的持续增加。萨赫勒地区的风暴是地球上最强大的风暴之一gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，该地区的雨量计记录了“极端”的上升。gydF4y2Ba17gydF4y2Ba日雨量总量。我们发现，强MCS频率与萨赫勒年降雨量的几十年恢复关系不大，但与全球陆地温度高度相关。对整个非洲趋势的分析表明，MCS的增强仅限于撒哈拉沙漠以南的一个狭窄地带。在此期间，萨赫勒地区湿润季节的气温没有上升，这就排除了降雨因当地变暖而加剧的可能性。另一方面，跨越萨赫勒地区的经向温度梯度在最近几十年有所增加，这与人为强迫驱动撒哈拉变暖的加剧相一致gydF4y2Ba10gydF4y2Ba．我们认为撒哈拉变暖通过增加风切变和撒哈拉空气层的变化加强了萨赫勒MCSs内的对流。经向梯度预计在整个21世纪都将加强，这表明萨赫勒地区将经历特别显著的极端降雨增加。自20世纪80年代以来，萨赫勒地区MCSs的显著快速增强揭示了有组织的热带对流对全球变暖的响应，并对一般环流模式所作的传统预测提出了挑战。gydF4y2Ba

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图1:萨赫勒地区MCS和降雨特征的趋势。gydF4y2Ba
图2:观测数据和模式中的温度趋势(6月至9月)。gydF4y2Ba
图3:GPS测得的可降水量的演变。gydF4y2Ba

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下载参考gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

导致这些结果的研究得到了英国国家环境研究委员会(NERC)/国际发展部(DFID)非洲未来气候计划在AMMA-2050项目下的资助(资助编号NE/M020428/1, NE/M019969/1, NE/M019950/1, NE/M020126/1和NE/M019934/1)。D.J.P.得到了英国皇家学会沃尔夫森研究优秀奖的支持。我们感谢K. Knapp, J. Marsham和D. Kniveton的有益意见;请J. Griffin协助编制数字;这里使用的关键数据集的提供者(Eumetsat;美国国家海洋和大气管理局(NOAA);美国国家航空航天局(NASA);欧洲中期天气预报中心(ECMWF);马里、布基纳法索、尼日尔和贝宁的气象服务;世界气候研究计划耦合模拟工作组); and the centres that provided modelling data.

作者信息gydF4y2Ba

作者及隶属关系gydF4y2Ba

  1. 生态和水文中心，沃灵福德，OX10 8BB，英国gydF4y2Ba

    克里斯托弗·m·泰勒，丹尼尔·贝鲁希奇，菲尔·p·哈里斯和科妮莉亚·克莱因gydF4y2Ba

  2. 英国沃灵福德国家地球观测中心OX10 8BBgydF4y2Ba

    克里斯托弗·泰勒和菲尔·p·哈里斯gydF4y2Ba

  3. 瑞典气象水文研究所，Norrköping, 601 76, SE，瑞典gydF4y2Ba

    Danijel Beluš我ćgydF4y2Ba

  4. 国家科学研究中心Météorologique (CNRM)， UMR 3589，国家科学研究中心(CNRS)和Météo-France，图卢兹Cedex, 31057，法国gydF4y2Ba

    弗朗索瓦丝GuichardgydF4y2Ba

  5. 利兹大学地球与环境学院，英国利兹LS2 9JTgydF4y2Ba

    道格拉斯·j·帕克gydF4y2Ba

  6. 格勒诺布尔阿尔卑斯大学，Développement研究所(IRD)，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔阿尔卑斯大学工程研究所(G-INP)， Géosciences环境研究所(IGE)，格勒诺布尔，F-38000，法国gydF4y2Ba

    Théo Vischel & Gérémy PanthougydF4y2Ba

  7. 国家信息研究所géographique et forestière (IGN)研究实验室Géodésie (LAREG)， Université巴黎狄德罗，巴黎索邦大学Cité， 75205，巴黎，法国gydF4y2Ba

    奥利弗烈性黑啤酒gydF4y2Ba

  8. UMR7159, Laboratoire d 'Océanographie et du Climat: Expérimentations et Approches Numérique (LOCEAN)，索邦大学Universités, l 'Université皮埃尔和玛丽居里(UPMC)-CNRS-l 'Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum国家自然历史(MNHN)，巴黎，75252，法国gydF4y2Ba

    哔叽JanicotgydF4y2Ba

作者gydF4y2Ba
  1. 克里斯托弗·m·泰勒gydF4y2Ba
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  2. Danijel Beluš我ćgydF4y2Ba
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  3. 弗朗索瓦丝GuichardgydF4y2Ba
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  4. 道格拉斯·j·帕克gydF4y2Ba
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  5. 西奥VischelgydF4y2Ba
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  6. 奥利弗烈性黑啤酒gydF4y2Ba
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  7. 菲尔·p·哈里斯gydF4y2Ba
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  8. 哔叽JanicotgydF4y2Ba
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  9. 科妮莉亚克莱因gydF4y2Ba
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  10. Geremy PanthougydF4y2Ba
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贡献gydF4y2Ba

本研究由C.M.T.和T.V.构想;c.m.t.、d.b.、f.g.、d.j.p.、T.V.和S.J.设计了这项研究;C.M.T D.B。,F.G P.P.H。c。和他的分析数据;O.B.提供了GPS分析方面的专业知识。C.M.T.撰写了手稿，所有作者都发表了评论。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2Ba克里斯托弗·m·泰勒gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

道德声明gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者声明没有相互竞争的经济利益。gydF4y2Ba

额外的信息gydF4y2Ba

RReviewer信息gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba感谢C. Liu和其他匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。gydF4y2Ba

出版商注:施普林格《自然》杂志对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。gydF4y2Ba

扩展的数据图形和表格gydF4y2Ba

图1 1950-2015年降水和温度时间序列。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba、年平均雨量(毫米)及gydF4y2BabgydF4y2Ba，极端降雨事件对年降雨总量的贡献(百分比)，数据来自萨赫勒中部的日降雨数据集。gydF4y2BacgydF4y2Ba，来自气候研究中心(CRU)数据集(gydF4y2Bahttps://crudata.uea.ac.uk/cru/data/hrg/cru_ts_3.23/gydF4y2Ba)．请注意，2015年的数据不包括在CRU数据中。五年的运行平均值以红线表示。gydF4y2Ba

扩展数据图2极端降雨观测与MSG数据冷云测量的比较gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba，gydF4y2BabgydF4y2Ba，下方图表为日降雨量(单位:毫米;2004-2015年19个萨赫勒地区测量仪记录的小于10毫米的数值除外)，与连续冷云最大面积(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)和大于25,000公里的MCSs的最低本地亮度温度(以℃为单位)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba（gydF4y2BabgydF4y2Ba)．gydF4y2BacgydF4y2Ba，平均MCS温度绘制为TRMM降水雷达最大降雨率的函数，基于1640个重合立交桥。每个点根据其归一化核密度进行阴影处理。上图中的柱状图显示了平均分布的五分位数对极端事件总数的百分比贡献(对于大于38毫米的极端事件)gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba而且gydF4y2BabgydF4y2Ba；大于30mm / h适用gydF4y2BacgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

扩展数据图3 MCS属性日周期。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba， MCS日平均频率(红线;左图)和第90百分位冷云区(红线;右面板)，用于−40°C的温度阈值(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，gydF4y2BabgydF4y2Ba)，−60°c (gydF4y2BacgydF4y2Ba，gydF4y2BadgydF4y2Ba)，−70°c (gydF4y2BaegydF4y2Ba，gydF4y2BafgydF4y2Ba)和- 75°C (gydF4y2BaggydF4y2Ba，gydF4y2BahgydF4y2Ba)．还显示了这些数量的趋势(黑线)，用线性回归梯度乘以数据集的长度(35年)表示。重要的趋势(根据双尾分析)gydF4y2BatgydF4y2Ba-test)在99.5%(或95%)处用圆圈(或加号)表示。gydF4y2Ba

扩展数据图4使用−40°C温度阈值从GridSat数据识别的MCSs平均温度gydF4y2Ba

温度(°C)表示为JJAS平均值，在一天中的四个不同时间采样。线性趋势以虚线表示，相关相关系数(gydF4y2BargydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

扩展数据图5 1800年MCS云量趋势gydF4y2BautcgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BajgydF4y2Ba，阴影像素表示MCS云量的显著趋势(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)在整个年周期(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，gydF4y2BabgydF4y2Ba)、三月至五月(gydF4y2BacgydF4y2Ba，gydF4y2BadgydF4y2Ba)、六月至八月(gydF4y2BaegydF4y2Ba，gydF4y2BafgydF4y2Ba)、九月至十一月(gydF4y2BaggydF4y2Ba，gydF4y2BahgydF4y2Ba)，以及十二月至二月(gydF4y2Ba我gydF4y2Ba，gydF4y2BajgydF4y2Ba)，使用1982年至2015年的数据。左列使用−60°C的温度阈值;右侧栏的阈值为−70℃。趋势以每十年相对于长期平均值的变化百分比表示(以等高线表示)。gydF4y2Ba

扩展数据图6 2米高度的气温趋势。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaegydF4y2Ba，温度趋势(°C /十年)gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，伯克利地球数据集中的站数据;gydF4y2BabgydF4y2Ba， MERRA-2再分析;gydF4y2BacgydF4y2Ba， GHCN站数据;gydF4y2BadgydF4y2Ba， CMIP5系综表示“所有力减去自然力”;而且gydF4y2BaegydF4y2Ba，为CRUTEM4网格站数据。在面板中，在95%水平上显著的趋势显示为带黑边的圆圈gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba而且gydF4y2BacgydF4y2Ba；带加号gydF4y2BaegydF4y2Ba；用蓝色轮廓线围起来gydF4y2BabgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

扩展数据图7 MCS前大气变量与抵达尼亚美时观测到的MCS平均温度之间基于事件的相关性。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BajgydF4y2Ba， mcs前变量(gydF4y2BaxgydF4y2Ba-axes)来自ERA-Interim。根据双尾分析，所有线性回归在99.55%水平上均显著gydF4y2BatgydF4y2Ba-test，除了gydF4y2BacgydF4y2Ba，gydF4y2BahgydF4y2Ba而且gydF4y2Ba我gydF4y2Ba，在95%的水平上是显著的。gydF4y2Ba

扩展数据图8 ERA-Interim的纬向和年平均变量与MCS强度的趋势和相关性。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba，相关系数(阴影处显著gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)，表明大气变量与gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba，萨赫勒MCS(- 40°C阈值)平均温度gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba,一年。在gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba，等高线描绘的是:gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，位温(K);gydF4y2BabgydF4y2Ba纬向风(毫秒)gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba）;gydF4y2BacgydF4y2Ba，经向风(毫秒)gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba）;gydF4y2BadgydF4y2Ba，比湿度(单位:g kggydF4y2Ba−1gydF4y2Ba）;gydF4y2BaegydF4y2Ba，相对湿度(以百分比表示);而且gydF4y2BafgydF4y2Ba，经向风方差(单位mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba)．在gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba，等高线显示了以下方面的趋势:gydF4y2BaggydF4y2Ba，位温(K / decade);gydF4y2BahgydF4y2Ba纬向风(毫秒)gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba十年gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba）;而且gydF4y2Ba我gydF4y2Ba，经向风(毫秒)gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba十年gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba)．虚线描绘了萨赫勒地区的纬度界限。注意与MCS温度呈负相关(即与强度呈正相关;gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba)，且与时间呈正相关(gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba)以红色阴影显示，以便比较。颜色条表示相关系数。gydF4y2Ba

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泰勒，C.，贝鲁希奇，D.，圭查德，F.。gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba卫星观测显示，自1982年以来，萨赫勒极端风暴的频率增加了两倍。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba544gydF4y2Ba， 475-478(2017)。https://doi.org/10.1038/nature22069gydF4y2Ba

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