“忽冷忽熱”是一類新型極端天氣事件
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| 日期：2025.12.04 資訊來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)來(lái)源 瀏覽人次：509 |
近日，一項(xiàng)來(lái)自南京大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院的最新研究，為我們理解全球變暖帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)揭開(kāi)了全新的一頁(yè)。
11月21日，中國(guó)科學(xué)院院士、南京大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院教授符淙斌團(tuán)隊(duì)與合作者在《自然-氣候變化》在線發(fā)表重要論文，系統(tǒng)性地揭示、定義并深入剖析了一類新的極端天氣事件——以“天氣忽冷忽熱”為顯著特征的極端日際氣溫變化。
論文通訊作者符淙斌向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》表示，“這項(xiàng)研究不僅革新了科學(xué)界對(duì)極端事件的認(rèn)知，更為全球公共衛(wèi)生與氣候變化適應(yīng)策略敲響了警鐘。”他呼吁有關(guān)國(guó)際科學(xué)組織將它列為一類新的極端天氣事件。
“忽冷忽熱”背后的科學(xué)盲區(qū)
“春捂秋凍”“亂穿衣”，這些民間諺語(yǔ)形象地反映了人們對(duì)氣溫驟變的日常感受。近年來(lái)，全球范圍內(nèi)頻繁出現(xiàn)的“昨日短袖、今日棉襖”式快速溫度波動(dòng)，已從生活談資演變?yōu)閷?duì)公共健康、生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
氣溫劇烈波動(dòng)會(huì)引發(fā)人體應(yīng)激反應(yīng)，增加心血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)生態(tài)系統(tǒng)而言，溫度快速變化可能干擾物種繁殖周期與遷徙模式，破壞生態(tài)平衡；在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性、能源需求波動(dòng)以及基礎(chǔ)設(shè)施耐久性均可能受到?jīng)_擊。
“忽冷忽熱”是日常生活中常見(jiàn)的一種天氣現(xiàn)象。然而這一現(xiàn)象在以往極端天氣氣候事件研究中，卻未能引起足夠重視，傳統(tǒng)氣候變化研究與極端事件評(píng)估體系主要聚焦于單日溫度絕對(duì)值，如極端高溫日數(shù)、極端低溫日數(shù)或某日最高氣溫是否突破歷史極值。這些指標(biāo)如同監(jiān)測(cè)血壓的“峰值”，卻忽視了血壓在短時(shí)間內(nèi)“劇烈波動(dòng)”的風(fēng)險(xiǎn)。
符淙斌院士。受訪者供圖
符淙斌團(tuán)隊(duì)敏銳察覺(jué)到，學(xué)術(shù)界對(duì)日與日之間的劇烈溫度變化這一現(xiàn)象仍存在科學(xué)認(rèn)知和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估空白。面對(duì)這一前沿挑戰(zhàn)，他們決心厘清這類快速天氣變化的規(guī)律、驅(qū)動(dòng)力及實(shí)際影響。
據(jù)介紹，符淙斌團(tuán)隊(duì)的工作，正是在這一挑戰(zhàn)下實(shí)現(xiàn)的多維度創(chuàng)新：闡述了將“極端日際氣溫變化”作為一類獨(dú)立的、具有重要影響的極端天氣事件的必要性；給出了普適、可操作的量化定義，為全球比較和研究提供了統(tǒng)一標(biāo)尺；從地表-大氣耦合過(guò)程闡明了其物理機(jī)制，將現(xiàn)象與根源緊密相連；量化了其對(duì)公共健康的顯著風(fēng)險(xiǎn)，突破了傳統(tǒng)上僅關(guān)注溫度絕對(duì)值的認(rèn)知局限。
為“忽冷忽熱”確立標(biāo)準(zhǔn)
“我們注意到，學(xué)術(shù)界通用的極端氣候指數(shù)中，仍缺少一個(gè)能有效衡量這種‘過(guò)山車’式溫度變化的指標(biāo)。”符淙斌解釋道。為此，他們將相鄰兩日的氣溫差值超過(guò)歷史同期（例如1981-2010年）90百分位閾值的事件，明確定義為“極端日際氣溫變化”。
這個(gè)定義看似簡(jiǎn)單，卻極具巧思。它不依賴于一個(gè)固定的溫度絕對(duì)值，而是關(guān)注溫度在時(shí)間序列上的“變化率”。基于這一定義，團(tuán)隊(duì)描繪了此類事件的全球分布圖，分析了其時(shí)空演變規(guī)律，并利用“最優(yōu)指紋法”等嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)計(jì)歸因技術(shù)，追溯其變化的根源，預(yù)估其未來(lái)變化特征。
研究結(jié)果令人警覺(jué)：在全球增暖的背景下，極端日際氣溫變化事件在中低緯度地區(qū)正顯著增強(qiáng)，且“重現(xiàn)期”明顯縮短，意味著它們正變得越來(lái)越頻繁和強(qiáng)烈。歸因分析清晰地指出，人類活動(dòng)排放的溫室氣體是導(dǎo)致這一變化的主導(dǎo)因子。
更值得關(guān)注的是，團(tuán)隊(duì)基于中國(guó)江蘇省和美國(guó)的數(shù)據(jù)進(jìn)行的健康影響分析顯示，這種“忽冷忽熱”對(duì)多種死亡率的負(fù)面影響非常強(qiáng)，其危害甚至超過(guò)了我們常說(shuō)的“晝夜溫差”。一個(gè)全新的、隱形的健康威脅已然浮出水面。
論文第一作者、南京大學(xué)助理教授劉奇透露，該研究歷時(shí)3年，過(guò)程充滿挑戰(zhàn)。團(tuán)隊(duì)面臨的最大難題是：如何從復(fù)雜交織的氣候系統(tǒng)中，有效識(shí)別和分離出日際尺度（相鄰兩天之間）的極端波動(dòng)信號(hào)，并證明其獨(dú)立于傳統(tǒng)極端高溫或低溫事件的獨(dú)特科學(xué)價(jià)值與現(xiàn)實(shí)影響。
“傳統(tǒng)的指標(biāo)和方法是主要的障礙。”論文合作者、中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員徐忠峰坦言，“我們的研究表明，極端日際氣溫變化并非傳統(tǒng)極端事件的簡(jiǎn)單附屬品，而是一類具有獨(dú)立機(jī)理和影響的新型事件。”
該研究領(lǐng)域長(zhǎng)期面臨的挑戰(zhàn)在于，如何識(shí)別和量化那些不依賴于絕對(duì)閾值、而是依賴于變化率的“隱性”極端事件。“全球變暖的挑戰(zhàn)不僅是持續(xù)升溫，更是隱藏在趨勢(shì)中的劇烈波動(dòng)。”論文合作者、南京大學(xué)教授丁愛(ài)軍如是說(shuō)。
變暖如何加劇“溫度過(guò)山車”
那么，全球變暖究竟是如何導(dǎo)致“天氣忽冷忽熱”加劇的呢？研究從物理機(jī)制上給出了清晰的闡釋。
全球變暖并非只是簡(jiǎn)單地給地球“蓋上一層均勻的毯子”。它通過(guò)加劇土壤干旱（土壤濕度變干），以及增大海平面氣壓和土壤濕度自身的變率，深刻地改變了地表與大氣之間的能量和水分交換過(guò)程。干燥的土壤熱容量更低，如同燒熱的鐵板，對(duì)太陽(yáng)輻射的響應(yīng)更敏感，更容易快速升溫和降溫。
與此同時(shí)，氣壓和濕度變率的增大，會(huì)放大云量、輻射等因素的日際波動(dòng)。這些地表-大氣耦合過(guò)程的共同作用，如同給全球的天氣系統(tǒng)安裝了一個(gè)“放大器”，最終導(dǎo)致氣溫出現(xiàn)更頻繁、更劇烈的“上躥下跳”。
基于CMIP6模型的未來(lái)情景預(yù)估表明：在中高排放路徑下，到21世紀(jì)末，中低緯度地區(qū)的極端日際溫度變化事件將進(jìn)一步加劇。其發(fā)生頻率、單次事件的波動(dòng)幅度和總強(qiáng)度，在高排放情景下預(yù)計(jì)將分別上升約17%、3%和20%。全球超過(guò)80%的人口生活在這一變化的影響范圍內(nèi)，前景不容樂(lè)觀。
其對(duì)人類健康的直接影響更為觸目驚心。研究基于中國(guó)江蘇和美國(guó)實(shí)際死亡率數(shù)據(jù)揭示，極端日際氣溫變化與全因死亡率存在顯著“近指數(shù)型增長(zhǎng)關(guān)系”，即隨著日際溫度波動(dòng)加劇，死亡風(fēng)險(xiǎn)加速上升。其對(duì)心血管和呼吸系統(tǒng)疾病風(fēng)險(xiǎn)加劇作用尤為突出，危害程度顯著超過(guò)晝夜溫差等傳統(tǒng)氣溫因子。
正如論文審稿人所高度評(píng)價(jià)的：“對(duì)每日溫度變化這一新型指標(biāo)的分析是一項(xiàng)非常有趣的貢獻(xiàn)，作者所做的分析廣泛而有力”，“該論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于它關(guān)注的是日際溫度的極端變化這一新型指標(biāo)”，“這項(xiàng)研究很有意義，因?yàn)槊咳諟囟茸兓瘯?huì)影響各個(gè)方面，包括生態(tài)系統(tǒng)和人類健康。”
劉奇認(rèn)為，該研究的科學(xué)與現(xiàn)實(shí)意義深遠(yuǎn)。在科學(xué)上，它豐富和拓展了極端天氣氣候事件的指標(biāo)體系，推動(dòng)了氣候變化研究向更精細(xì)化、更貼近感知的時(shí)空尺度發(fā)展，為IPCC（政府間氣候變化專門委員會(huì)）等國(guó)際評(píng)估報(bào)告提供了新的關(guān)鍵科學(xué)證據(jù)，甚至可能推動(dòng)全球極端事件分類標(biāo)準(zhǔn)的更新。
在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，它為公共衛(wèi)生領(lǐng)域提供了關(guān)鍵性的預(yù)警指標(biāo)。未來(lái)，此項(xiàng)成果可被直接納入熱相關(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系和早期預(yù)警系統(tǒng)，為保護(hù)脆弱人群健康提供更精準(zhǔn)的科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，它也為城市規(guī)劃和應(yīng)急管理敲響了警鐘，提示政府和公眾必須將此類新型風(fēng)險(xiǎn)納入氣候適應(yīng)戰(zhàn)略，在能源需求規(guī)劃、醫(yī)療資源調(diào)配等方面未雨綢繆。
面對(duì)已然加劇的風(fēng)險(xiǎn)，符淙斌強(qiáng)調(diào)：“全球變暖正持續(xù)加劇中低緯度地區(qū)的極端日際溫度波動(dòng)，對(duì)公共健康、生態(tài)系統(tǒng)韌性與適應(yīng)能力構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，迫切需要加強(qiáng)對(duì)此類極端事件的關(guān)注和研究。”他透露，團(tuán)隊(duì)已建議國(guó)際科學(xué)組織將此類事件列為新的極端天氣事件。
未來(lái)，符淙斌團(tuán)隊(duì)將拓展研究范圍與深度，進(jìn)一步評(píng)估其對(duì)農(nóng)業(yè)、能源等社會(huì)經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵部門的具體影響，并為制定適應(yīng)氣候變化政策提供科學(xué)依據(jù)。（來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 朱漢斌 李思輝）
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