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为探究欧亚大陆夏季极端高温事件(EHEs)的变化趋势及机制,研究人员分析 1979 - 2023 年数据。结果发现其频率和强度上升,且有两种主导模式,与大气环流和海温有关。该研究有助于预测和应对极端高温影响。
在全球气候变暖的大背景下,极端高温事件(EHEs)如同一个个威力巨大的 “热炸弹”,频繁在世界各地 “引爆”,给人类健康和自然环境带来了沉重打击。欧亚大陆,这片人口密集、气候与生态系统多样的广袤土地,更是深受其害。像 2003 年欧洲那场恐怖的热浪,无情地夺走了 70000 人的生命;2013 年的热浪,也造成了约 590 亿元人民币的经济损失 。这些触目惊心的数字,时刻提醒着人们,深入研究欧亚大陆 EHEs 的变化趋势和背后的驱动因素迫在眉睫。然而,此前的研究大多聚焦于局部地区,对于整个欧亚大陆夏季 EHEs 的时空变化及内在机制,还缺乏全面深入的剖析。在此背景下,为了填补这一关键的科研空白,来自多个研究机构的研究人员携手开展了一项重要研究,相关成果发表在《Dynamics of Atmospheres and Oceans》杂志上。
研究人员为了开展这项研究,使用了美国国家海洋和大气管理局(NOAA)气候预测中心(CPC)提供的 0.5°×0.5° 空间分辨率的每日最高温度数据,NOAA 扩展重建海表面温度第 5 版(ERSSTv5)2°×2° 分辨率的月海温数据,以及其他大气数据。运用经验正交函数分析(EOF)等方法,对 1979 - 2023 年欧亚大陆夏季 EHEs 展开了全面深入的研究。
欧亚大陆 EHEs 频率和强度的年代际趋势
研究人员利用 90 百分位数阈值计算 EHEs 频率和强度的年代际趋势。结果显示,在北半球许多地区,EHEs 的频率和强度都有所增加。在欧亚大陆,格陵兰、北美、欧洲、西亚、中亚、东亚和北非等地成为 EHEs 增加的热点区域,这些地区 EHEs 的频率显著上升。
EHEs 频率变化的主导模式
通过 EOF 分析,研究人员识别出 EHEs 频率变化的两种主导模式。
- 空间一致性模式:这种模式以里海和东亚为中心呈现出显著异常,强度呈明显上升趋势。它与大气变暖以及热带北大西洋海表面温度升高密切相关。热带北大西洋海温升高会放大北大西洋 - 欧亚波列,正位势高度异常的东传带动波活动通量东传,进一步增强了 EHEs 的频率和强度。
- 四极子异常模式:该模式的特征是在中纬度地区(30°N - 50°N,25°E - 150°E)、西亚 - 南亚 - 东南亚、中欧 - 北欧和东亚 - 西亚东部这四个区域存在中心。这些区域的 EHEs 呈现反相特征,即一个区域 EHEs 频率高于平均水平时,其他区域则低于平均水平。这种模式的形成与北大西洋涛动(NAO)的负相位紧密相连。NAO 通过调节急流和位势高度影响区域温度,形成反气旋或气旋,进而增减 EHEs。在 NAO 影响下,会形成双急流状态,在两个纬向风最大值之间的弱风区出现阻塞反气旋,使得局部地区 EHEs 增多。
综合来看,这项研究有着极为重要的意义。它明确了欧亚大陆夏季 EHEs 频率和强度的变化趋势,揭示了两种主导模式及其形成机制。这不仅有助于科学界更深入地理解极端高温事件在欧亚大陆的发生发展规律,而且为预测和应对极端高温对区域气候、生态系统以及人类社会的影响提供了关键的科学依据,能够帮助相关部门提前制定有效的应对策略,减少极端高温带来的损失。