氣候變遷下，地球的氣候系統會在各個層面發生顯著的改變。其中，密切影響我們日常生活的，就是「氣溫」和「降水」^{（註 1）}了。全球暖化下，氣溫逐漸上升的趨勢顯而易見，在氣候科學的研究上對這個趨勢也相當「有信心」，那麼降雨呢？

乾的越乾、濕的越濕

聯合國「政府間氣候變遷專門委員會（IPCC）」每五到六年就會發布一次「氣候變遷評估報告」，報告中彙整全球氣候科學相關領域近年來的最新研究結果或進展。攤開最近兩次的報告^{（註 2）}，對於未來半世紀到一世紀的推估，電腦模擬的氣候模型對溫度的變化有相當程度的把握，但針對降雨的結論就顯得比較不明確。不過，有一個趨勢卻來越清晰：乾的越乾、濕的越濕——也就是「乾旱」和「極端降雨」發生的頻率、強度都會增加，降雨在時間和空間上將會越來越集中。

氣候變遷為什麼會造成降雨越來越極端？

實際上在氣候科學中，要推估全球各個地區未來數十年到百年的氣候變化，比起「溫度」，「降雨」的推估困難許多，不確定性也變得相當高。會有這種差異，除了因為氣候變遷對降雨的物理過程的影響較為複雜，科學家們仍持續地研究中，也和氣候模型的技術發展有關。

不過，熱力學卻可以回答我們一個「大概的趨勢」。氣候系統非常複雜，科學家雖然至今仍然無法了解全部的過程，但熱力學以「能量」的角度告訴我們，在這些複雜且無法完全掌握的細節變化中，整體來看還是必須遵守一定的物理定律和方向。

從大氣熱力學的角度來看，溫度升高時，大氣中可以容納的水氣量會增加^{（註 3）}，這會讓大氣中可以拿來降雨的總水量增加，同時使大氣中蘊含更多的能量^{（註 4）}。這樣看似降雨只會越來越多；不過，熱力學上不只水氣的多寡會影響降雨，還要考慮大氣的「穩定度」。

大氣的穩定度和溫度垂直分佈的結構有關，這種熱力條件會決定大氣本身如何限制空氣的垂直運動，因此穩定度和對流容易發生的程度有密切的關聯。當大氣「穩定」時，空氣無法自由地發生垂直運動（對流），即便給予外力或擾動、強迫空氣上升或下降，在外力消失之後，空氣也會傾向回到原來的位置。反之，當大氣「不穩定」時，只要給予空氣一點點擾動，就會持續運動、遠離原來的位置，發生自由對流^{（註 5）}，釋放大氣中的能量。

在全球暖化下，緯度較低的熱帶和副熱帶地區，長期來看高層大氣的暖化幅度會比低層大氣多^{（註 6）}，使得大氣的穩定度提高，進而讓對流更難發生。然而，前面提到大氣中蘊含的水氣和能量是增加的，因此一旦有利對流發生的條件短暫出現，在對流被誘發之後，大氣有更多的能量可以釋放、更多的水可以產生降雨。

因此學界普遍認為，在全球暖化下全球降雨的大趨勢會朝向「不易降雨（小雨減少），一旦下雨就出現強降雨（暴雨增加）」的極端狀況。

臺灣的極端降雨

目前臺灣氣候科學領域的研究，根據電腦氣候模型模擬的結果，臺灣在全球暖化情境下，推估的降雨變化與 IPCC 報告的趨勢一致，有乾季越乾、濕季越濕，降雨量更集中的傾向，且這個幅度可能比全球平均的幅度更大。

臺灣主要的雨量來源為颱風與梅雨季時期的降雨。以颱風來說，不同的氣候模型對未來的推估中也有觀察到，「對臺灣造成影響的颱風個數會減少，但個別颱風的降雨量增強」的趨勢。以目前的模擬結果來看，雖然每次帶來的雨量變多，但因為個數減少，所以如果看總降雨，颱風帶來的總雨量反而減少，整體朝向「降雨越來越集中」的方向。

臺灣原本的降雨在時間、空間的分佈就相當不均，加上先天自然條件地形陡峭、水資源已不容易保存，未來更加集中的降雨，勢必對水資源調度形成重大挑戰。

註：

1. 降水（Precipitation）和降雨（Rainfall）的概念有些微差異。降水涵蓋各種不同形式（相態）的水，包含雨、雪、冰雹、霰、凍雨等等；而降雨則只限於液態的雨水。因此如果要較完整地描述水從大氣回到地面的過程，「降水」會更為精確、完整。不過台灣主要以降雨為主，「降雨」一詞相對較直觀，故下文會以降雨統稱，但其實可以指涉不同形式的水。
2. 最近兩次的報告分別為第五次報告（IPCC AR5）及第六次報告（IPCC AR6）。
3. 更精確地說是當溫度升高時，大氣的飽和水氣壓（Staturation Water Vapor Pressure）提高，此由克勞修斯・克拉佩蓉方程式（Clausius–Clapeyron relation）所描述。
4. 大氣中的能量主要來自氣體的內能（溫度）、重力位能，以及攜帶的水氣所含有的潛熱。當溫度較高時，內能增加；同時大氣膨脹後氣層變厚、變高，使得部分大氣的位能增加；而增加的水氣則會增加大氣含有的潛熱。
5. 空氣得以依靠本身的浮力向上升，不再需要依靠外力提供動能，稱為自由對流。
6. 高層大氣變暖較多的現象，除了有理論支持、能在電腦的氣候模型中模擬出來，也有觀測資料證實，因此是相當可靠的結果。學界中對於這個論述，看法也已經相當一致。