近年来,全球极端天气气候事件频发,研究指出,极端天气气候事件和大气环流及季风活动异常有着密切关系。东亚地区是典型的季风活动区,在全球变暖背景下,东亚季风区季风期(5-9月)极端降水的时空分布、未来变化及其与亚洲夏季风活动具有怎样的关系是一个基本的科学问题(本文与季风相关的内容均指夏季风)。本文利用1986-2015年近30年的逐日降水观测资料,分析了东亚季风区季风期极端降水的时空分布特征和年际变化规律;讨论了极端降水的时空变化与亚洲夏季风活动的关系;在综合评估29个CMIP5(Coupled Model Inter-comparison Project Phase 5)模式对东亚季风期极端降水和季风范围模拟能力的基础上,优选模式并进行集合平均,预估了未来(21世纪)东亚季风区季风期极端降水和季风范围的变化特征;分析了东亚季风区夏季风期极端降水变化、季风范围对全球升温的响应。得到以下主要结论:(1)东亚季风区季风期的极端降水是年总降水的主要部分。1986-2015年,东亚季风区季风期的极端降水量和频次存在明显的区域性差异,年际变化较大的区域位于华南及东南亚、长江流域和华北东北地区。东亚季风区各分区季风期的极端降水事件具有显著的年际变化特征,东南亚及华南地区,华北东北地区的极端降水趋于增多,而长江流域的极端降水则趋于减少。(2)东亚季风区极端降水事件是亚洲夏季风的产物。极端降水事件主要发生于亚洲夏季风活动期,季风期极端降水时空变化的特征与东亚地区夏季风的南撤和北进相对应;极端降水事件主要发生在亚洲夏季风前沿附近。亚洲夏季风强度和极端降水的相关也存在空间和时间上的差异,亚洲夏季风偏强时,华中西部7、8月的极端降水量减少,华南地区7月的极端降水量增多。(3)模式能够较好再现东亚季风期极端降水指数的空间分布特征,但仍存在一定偏差,模式对总降水量的模拟效果最好,对极端降水频次有高估。相对于1986-2005年,未来100年内东亚季风期极端降水量将增多,在21世纪后期RCP8.5情景下增加更加显著,其中华南、华中及马来群岛的增多幅度将达40%以上。(4)随着温室气体(典型排放浓度、辐射强迫)的增加,21世纪,东亚季风区季风期极端降水发生时对应的温度也将升高,升温也会引起极端降水的增加。通过对一次强降水个例的模拟,WRF模式较好的再现了这一结论。也即,气温升高会使极端降水增加并使极端降水过程更加集中。全球升温1.5℃和2℃时,相对于1986-2005年,极端降水量增多的区域主要分布在华北东北东部、长江流域、华东地区及热带地区,其中增多幅度可达40%;中国东部季风期极端降水量将加剧增多,江南地区季风期极端降水频次将显著减少。(5)随着温室气体的排放,东亚季风区范围也会发生变化。相对于1986-2004年,21世纪东亚夏季风范围在RCP2.6,RCP4.5和RCP8.5排放情景下,将分别扩大2.66%,2.58%和3.02%。东亚夏季风区的北边界有较小的向西北扩张的趋势;RCP8.5情景下,季风范围的增大更为显著,且增幅更大。季风区面积扩大的同时也对应着降水中强降水比例的增加。