工业革命以来,对流层温度在全球范围内显著升高。一般认为,增温导致更强的蒸发,空气中的水汽含量随之变多。可降水量变多,降水是有可能增加的。然而,目前时间跨度不够长或空间覆盖范围不够广的各种资料对全球降水长期变化并没有统一的结论。全球变暖背景下降水长期变化是不显著、不确定的。本文以CMIP5多模式历史模拟（1850-2005年）资料为主,从大气水循环发展和水循环关键环节多角度理解变暖背景下降水的长期变化。主要结论如下:（1）降水受到蒸发、水汽输送、水汽凝结的连锁影响,或者说,降水受到近地面水汽含量、凝结层水汽含量、凝结层相对湿度的连锁影响。各环节之间关系紧密,同时地面增温促进近地面水汽增长。近地面比湿增长在全球大部分区域显著,凝结层比湿增长在全球部分区域显著,而凝结层相对湿度长期变化在全球大部分区域都不显著。从水循环的角度来看,全球总体而言,随着循环发展,水循环中水汽相关物理量长期变化的显著性逐渐减弱,不显著、不确定性逐步增强。在水汽输送环节,不确定性有一定程度增长,在水汽凝结环节,不确定性大幅增长。这些增长的不确定性通过水循环的连锁影响最终造成降水长期变化的不显著、不确定。因此,从水循环角度可以说,变暖背景下降水长期变化的不显著、不确定主要归因于水汽凝结环节,次要归因于水汽输送环节。（2）对流层不同地区、不同高度增温趋势大小不同。温度变化趋势的纬度差异明显。在高纬度,低层增温趋势大,随高度逐渐减小,至对流层顶附近时甚至出现降温现象。在热带、副热带,低层增温趋势小,随高度逐渐变大。全球平均温度增长趋势随高度升高逐渐增长,至300hPa达到最大,随后减小。不同高度增温趋势不同,导致垂直方向上温度对比发生改变,垂直温差（低层减去高层）变化进一步影响大气稳定度。300hPa以下对流层中,大部分区域垂直温差减小,减小区域主要集中在中、低纬度,因此中、低纬度静力稳定度增长;高纬度温差增长,稳定度减小。300hPa以上对流层中,中、高纬度温差增长,静力稳定度减小;热带温差减小,静力稳定度增长。总的来说,对流层大部分区域,尤其是中、低纬度,静力稳定度增长。对流层水汽大部分集中在500hPa以下,热带、副热带水汽含量大于高纬度,对流活动在低纬度也更活跃。而500hPa以下中、低纬度对流层静力稳定度增长,大气变得更稳定,不利于对流活动,水汽的垂直输送能力减弱。变暖蒸发出的更多水汽不能像以往一样输送进上层大气,从而上层水汽增长趋势小于低层。（3）从相对湿度的表达式出发,通过数学转换,将相对湿度长期变化中水汽和温度（即含水能力）的贡献线性地分离,建立可以定量表征并直接比较两者贡献的方法。在近地面和热带对流层中层,水汽增长的正贡献强于增温的负贡献,因此相对湿度增长。在高纬度对流层顶,水汽增长的正贡献叠加降温的正贡献,从而相对湿度增长。在以赤道为中心、南北对称,横跨热带对流层上层、副热带、以及中纬度的倒U型区域里,增温的负贡献强于水汽增长的正贡献,因此相对湿度减小。降水和对流层中层相对湿度关系非常紧密,尤其在热带和副热带,降水趋势分布和相对湿度趋势分布非常相似。大体上,水汽增长正贡献强（弱）于增温负贡献的地方,水汽和温度变化的综合贡献有利于（不利于）饱和凝结,因此降水增长（减少）。长期而言,全球平均对流层中层相对湿度减小、而降水增长,虽都不显著。从全球平均看,降水频次减少、雨期减少、无雨期增长,是相对湿度减小的原因。极端降水的频次和强度同时增长,是降水频次减小的情况下降水量依然增长的原因。（4）通过理论公式和经验关系推导发现,近地层水汽含量变化不仅受地面增温强度的影响,还与近地层水汽含量的气候背景有关。为此建立两个指标,平均项和扰动项,平均项表征了全球平均的地面增温程度和气候态水汽含量的共同作用,扰动项表征了增温和水汽含量的空间配置情况。全球平均增温强度对平均项的影响很大,对扰动项的影响相对较弱。全球平均近地面增温强度决定了平均项的大小,平均项决定了全球平均近地面水汽含量变化的大小,进而影响了全球平均降水的变化。1850-2005年全球平均降水长期变化的模式间差异来自于模式模拟温度变化的差异。更重要的,在单位增温条件下,即全球平均增温1℃时,全球平均近地面水汽含量变化的差异取决于扰动项的大小,即取决于近地面增温强度与水汽含量的空间配置情况。当较强的增温更多发生在较湿润的地区时,会产生更多水汽,增加的水汽更有可能抵消增温导致的大气容水能力增长,进而降水增长。（5）用2种方法（即基于降水和相对湿度紧密关系的方法和基于数学统计的方法）分析旱涝年降水变化中水汽和温度的相对重要性,两种方法结论一致。全球大部分区域,尤其在中、低纬度,水汽主导降水的年际变化。也有少部分区域降水的年际变化由温度主导,主要在中、高纬度。