極端降雨隨氣候變化的物理過程研究目前尚很不足。一般來說，當氣候變暖時，空氣中水汽的（絕對）含量也會增多，那么降雨發生時產生的雨量也會增多。由此可以推斷，如果只考慮大氣水分增加，那么極端降雨強度隨溫度的增幅應為約7％每度（即遵從飽和水汽壓的克勞修斯－克拉珀龍方程）。然而，在實際天氣過程中，大氣運動對降雨的影響也至關重要。

使用一個新穎且簡化的模型，聶績等通過模擬美國德克薩斯州2015年5月的一次災害性極端降雨過程，模擬并量化分析了大氣大尺度運動和小尺度對流之間的耦合，同時模擬了在工業化增溫前（較于現在氣溫低1.5度）和本世紀末（較于現在增溫4.5度）的情景下，發生在同一地區的極端降雨事件產生的降雨量差異（圖1）。結果表明，在更暖的氣候下的背景下，由于大氣中的水汽增多（7％每度），凝結釋放的潛熱也會增多，導致更強的大氣抬升運動；另外，潛熱釋放也將改變大氣垂直層結。其結果是，極端降雨事件隨氣溫的增加可能會是單純水汽增多的效果的兩倍左右（～14％每度）。

該研究為理解極端降雨事件對全球變暖的響應提供了新的認識，所使用的模擬和分析方法為理解極端降雨氣候響應的區域特征提供了新的思路。

圖1: 觀測和模擬的德克薩斯州極端事件的日降雨量；橫軸是日期，縱軸是降雨量（毫米每天）。(a): 當前氣候態下的模擬（黑色直方圖）。各藍色直方圖是三套觀測數據，藍色粗線條是觀測值的平均。數值模擬和觀測結果較為吻合。(b): 工業化增溫前（較于現在氣溫低1.5度；藍色）和本世紀末（較于現在增溫4.5度；紅色）氣候下，模擬的該地區極端降雨事件的雨量。通過和當前氣候態模擬結果（黑色）的比較，可見極端降雨量隨升溫的增強非常顯著（～14％每度）。