南美洲东南部2023年晚夏极端热浪事件：驱动机制解析与未来情景预测

本研究针对南美洲东南部(SESA)2023年3月破纪录的极端热浪事件，采用动力调整方法(dynamical adjustment)结合ERA5再分析数据和CMIP6气候模型，量化了大气环流异常(贡献33%)、土壤温度反馈(58%)和长期增温趋势(9%)的各自作用。研究发现未来3月热浪事件将更多由温度上升驱动，而土壤湿度反馈作用减弱，为理解气候变化下极端事件演变提供了新见解。

　　

2023年3月，南美洲东南部(SESA)地区遭遇了破纪录的晚夏热浪事件，最高温度超过气候平均值4个标准差。这场发生在夏秋转换季节的极端事件持续时间长达15天，给阿根廷和乌拉圭的人口稠密区带来严重冲击：电力短缺、野火加剧、农业减产等问题接踵而至。更令人担忧的是，这次热浪发生在2019-2022年持续性干旱的末期，极度干燥的土壤条件可能通过地表能量平衡反馈进一步放大了热浪强度。然而，学界对这种"非季节性"极端热浪事件的驱动机制认识不足，特别是土壤湿度与温度反馈的具体贡献仍不明确，对未来气候变化情景下类似事件的演变趋势也缺乏系统评估。

瑞士国家科学基金会支持的研究团队联合欧洲科学家，在《Weather and Climate Extremes》发表重要成果。研究采用创新的动力调整方法(dynamical adjustment)，基于ERA5再分析数据构建大气环流相似场，首次量化了不同因素对SESA地区这次破纪录热浪的相对贡献。同时利用CMIP6和CESM2-LENS气候模型的SSP3-7.0情景数据，预测了未来3月热浪的特征变化。

关键技术方法包括：1)基于ERA5日数据的热浪识别方法，定义日最高温度(T_max
)超过95%分位数且持续≥3天；2)土壤湿度-温度耦合指标π=(E_p
′-E′)T′量化反馈强度；3)构建环流相似场的动力调整方法分解动态与热力学分量；4)CMIP6多模型集合分析未来变化趋势。研究区域聚焦SESA核心区(55.5°W-64.5°W，31.5°S-36°S)。

【4.1 热浪特征描述】
ERA5数据显示2023年3月热浪期间SESA地区ΔT_max
达8.24°C，为1959年以来持续时间第二长的热浪事件。该事件发生在三重拉尼娜事件背景下，区域土壤湿度(ΔSM)异常低至-2.33σ。环流分析显示，大西洋高压系统持续异常是主要驱动因素，3月1日的环流型态在热浪期间反复出现。

【4.2 归因分析】
动力调整结果显示：环流异常的动态贡献占33%(2.72°C)，土壤湿度反馈主导的热力学残差贡献占58%(4.75°C)，长期增温趋势仅贡献9%(0.78°C)。特别发现当环流异常与干旱条件(ΔSM<-1σ)叠加时，热浪强度额外增强0.87°C，证实了土壤干燥的放大效应。

【4.3 未来变化】
CMIP6预测显示：到2099年3月热浪频率将增加0.76次/年，但类似2023年的干热复合事件相对频率将从36.5%降至13.4%。动力调整显示未来热浪58%的增温来自环流变化，32%来自强迫趋势，而土壤反馈贡献降至8%，反映区域湿润化趋势将改变热浪形成机制。

这项研究创新性地量化了非季节性热浪的多尺度驱动机制，揭示土壤干旱在放大极端事件中的关键作用。未来情景预测表明，虽然热浪总体频率增加，但干热复合型事件可能减少，这一发现对区域气候适应策略制定具有重要指导意义。研究采用的动力调整方法为快速归因极端事件提供了新范式，而多模型比较也凸显了土壤湿度预测的不确定性，为后续研究指明了方向。特别值得注意的是，该研究强调基础设施脆弱性评估需关注"非季节性"极端事件，因为其社会影响可能远超常规季节的热浪。