《Science of The Total Environment》：Rethinking heatwave analysis under climate change: A climatic-type approach across Brazil
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Am、As和Aw气候类型（K?ppen–Geiger气候类型缩写）的热浪（heatwaves, HWs）频率呈显著增加。
在As和Aw气候类型中，热浪（heatwaves, HWs）超出季节性窗口并持续更久。
极端高温（extreme heat）现已成为Am、
Am、As和Aw气候类型（K?ppen–Geiger气候类型缩写）的热浪（heatwaves, HWs）频率呈显著增加。
在As和Aw气候类型中，热浪（heatwaves, HWs）超出季节性窗口并持续更久。
极端高温（extreme heat）现已成为Am、As和Aw气候类型的结构性特征。
热日（hot days）在所有八种气候类型中均增加，尤其在2000年代之后。
论文解读：气候变化下巴西热浪再思考——基于气候类型的分析
研究背景与问题：在全球气候变化及其区域异质性影响下，极端天气事件持续增加，热带地区受影响尤为突出。IPCC AR6（政府间气候变化专门委员会第六次评估报告，Intergovernmental Panel on Climate Change Sixth Assessment Report）指出，人为气候变化已增加粮食安全风险和热相关死亡风险；全球每额外增暖0.5 °C，极端温度频率与强度以及热浪（heatwaves, HWs）频率、强度和持续时间均会增加。热极端不仅反映在平均温度上升，也反映在极端事件频率和持续性增强。巴西热浪形成与大型大气环流、上层异常高压、大气阻塞（atmospheric blocking）、反气旋下沉、晴空短波辐射增加、城市热岛（urban heat island）和陆–气耦合（land–atmosphere coupling）等过程有关。热浪直接影响动物健康、食物生产、城市环境和人类健康，并与住院、死亡风险增加及奶牛产奶下降相关。既有研究存在缺口：多数研究未采用暖事件持续指数（Warm Spell Duration Index, WSDI）；部分研究地理范围受限，或使用全球气候预估而引入不确定性；缺少基于气候类型而非行政区的巴西WSDI热浪分析。因此，研究人员开展本研究，评估1991—2020年巴西八种K?ppen–Geiger气候类型（柯本–盖格气候分类）的TX90（日最高气温超过气候态第90百分位阈值的天数指数）、热浪发生与持续时间及其时间趋势。论文发表在《Science of The Total Environment》，作者为Leonardo Brand?o do Prado、Ana Carolina Lenz de Assis、Daniel Araújo Machado da Silva、Patrick Nascimento。研究意义在于以气候型框架揭示不同大气背景下极端高温演变，并识别Am、As和Aw气候类型中极端高温的结构化趋势。
主要关键方法：样本来源为巴西国家气象研究所（INMET，National Institute of Meteorology）常规和自动气象站日最高气温，覆盖1991—2020年；研究选取8种K?ppen–Geiger气候类型核心区站点（气候出现频率>80%），包括Af、Am、As、Aw、BSh、Cwa、Cfa、Csa。缺测按孤立单日、连续多日等情形插补，必要时使用同站自动/常规站或同气候类型邻近站数据。研究人员开发并应用HEATpulse（基于R Markdown）处理WSDI、两日或至少三日超过第90百分位（90
th percentile，P90）等热浪定义，按站点第90百分位阈值识别热浪，统计TX90、热浪总数、季节性和趋势，分1991—2000、2001—2010、2011—2020三个十年，并进行95%置信区间线性回归、斜率与p值分析。
3.1 日最高气温超过TX90阈值的天数（Days over TX90）
研究人员通过比较三个十年各站TX90日数发现，所有站点总体增加，2000年代后增强。S?o Gabriel da Cachoeira（Af）从1991—2000年的20天增至2001—2010年的676天（+3280%），2011—2020年降至303天（较前十年?55%），全期增加1415%。Manaus（Am）从101天增至475天（+370%），后一十年为477天。Petrolina（BSh）总计1113天，从274天增至453天（+65.3%）。Recife（As）从134天增至609天（+354.5%）。Brasília（Aw）从209天增至573天（+174%）。Vi?osa（Cwa）先由296天微降至293天，再增至446天（+52.2%）。Porto Alegre（Cfa）由320天增至337天，再增至434天（+28.8%）。Santa Vitória do Palmar（Csa）由305天增至367天，再增至404天（+10.08%）。总TX90日数排序显示Petrolina（BSh）为1113天、Porto Alegre（Cfa）为1091天、Santa Vitória do Palmar（Csa）为1076天、Brasília（Aw）为1062天、Manaus（Am）为1053天、Vi?osa（Cwa）为1035天、Recife（As）为1029天、S?o Gabriel da Cachoeira（Af）为999天。结论是极端热不仅更频繁，且日益成为气候系统特征。
3.2 TX90季节性（TX90 seasonality）
通过分析TX90日数的季节分布，研究人员发现所有站点超过TX90阈值的频率总体增加，尤其2000年代后；Manaus（Am）、Recife（As）和Brasília（Aw）在2010年后更明显。Amazon地区Af和Am热日主要集中在新春，尤其9—10月，S?o Gabriel da Cachoeira（Af）延伸至3月，冬季事件较少且较短。Recife（As）热日集中在12—3月，2005年后部分月份超过阈值31.7 °C的天数达11—15天。Brasília（Aw）类似Manaus（Am），集中在7—11月，8月和9月峰值明显，最近十年超过21天的月份增强。亚热带和温带气候（Cwa、Cfa、Csa）热日主要在春季和夏季；Vi?osa（Cwa）主要集中在1—2月；Porto Alegre（Cfa）在12—2月，阈值32.6 °C，4月和8月低频出现；Santa Vitória do Palmar（Csa）类似，但高频月份从10月起稳定。结论是热日频率增加且季节分布发生重组。
3.3 热浪总数（Total of heatwaves）
通过统计研究期累计热浪数，研究人员发现Brasília（Aw）、Manaus（Am）和Recife（As）事件数最高，显示热带地区重复热浪集中。相似气候类型内也存在差异：Petrolina（BSh）少于Recife（As），S?o Gabriel da Cachoeira（Af）少于Manaus（Am），提示土地利用和大气条件等地方因素调节热浪发生。Vi?osa（Cwa）事件数中等，与其过渡性气候和较窄季节窗口一致。南部Porto Alegre（Cfa）和Santa Vitória do Palmar（Csa）分别为19和17次，尽管人口规模不同，说明区域大气动力学比城市尺度更控制热浪发生；中纬度系统、冷锋和温带气旋增加温度变率并限制持续热事件。
3.4 热浪季节性（Heatwave seasonality）
通过分析热浪月度分布，研究人员发现所有气候类型热浪频率总体增加，尤其2010年代中期后集中增强。赤道地区Am和Af热浪主要在8—10月，与Amazon干季一致。Recife（As）热浪在夏季和春季更频繁，2005年后增强。Petrolina（BSh）分布较分散，通常每月一次、持续至6天，10—12月集中，1—3月也有记录。Brasília（Aw）热浪集中于春季，第一十年已有8次，后续更频繁，并扩展至1月、2月和3月。Vi?osa（Cwa）热浪更分散且频率较低，通常每月一次，2015年1月例外有两次，1月和2月复发较多。南部Cfa和Csa在2000年代后频率增加；Porto Alegre（Cfa）夏季最频繁，1月研究期共10次；Santa Vitória do Palmar（Csa）频率较低，主要在12—2月。结论是热浪不仅增强，且季节分布逐渐扩展。
3.5 热浪趋势（Heatwaves trends）
通过1990—2020年暖事件的线性趋势分析，研究人员发现Manaus（Am；slope=0.087，p=0.0084）、Recife（As；slope=0.13，p<0.001）、Petrolina（BSh；slope=0.029，p=0.0398）和Brasília（Aw；slope=0.108，p<0.001）呈稳健且统计显著正趋势，2000年代初后加速，表明热带和半干旱环境热极端持续增强。S?o Gabriel da Cachoeira（Af；slope=0.014，p=0.40）、Vi?osa（Cwa；slope=0.02，p=0.29）、Porto Alegre（Cfa；slope=0.013，p=0.51）和Santa Vitória do Palmar（Csa；slope=0.015，p=0.36）趋势较弱且不显著，年际变率限制趋势稳健性。结论是暖事件增强空间不均，热带和半干旱城市更显著。
讨论与结论总结：按气候类型分析具有方法学优势，可识别随地方大气动力学变化的区域响应。结果与既有研究一致，显示极端干旱和高温事件自1990年代末增加，热浪呈持续上升趋势。北部Amazon地区即使热变率低，也出现极端事件急剧增加，受热带北大西洋（Tropical North Atlantic）变暖和El Ni?o事件影响，热带环流重组并减少降水。南部和东南部热浪增加更与反气旋系统、准静止大气阻塞（quasi-stationary atmospheric blocking）和“热穹顶”（heat domes）相关。研究还指出最高温度可达平均以上10 °C，且在水分亏缺条件下热极端放大。按气候类型还能识别季节性和持续性差异：As和BSh在长期干旱和已高热线水平下增强，Cfa和Csa的趋势更近且集中在夏季。该方法强调气候是天气条件的习惯性演替，并提示Monsoon（Am）、Equatorial Savanna with dry summer（As）和Equatorial Savanna with dry winter（Aw）区域热浪频率增加且可能继续上升，也提出中非、印度南部和东部、东南亚大陆、澳大利亚北部等类似气候区可能同样脆弱。限制包括仅分析约30种K?ppen–Geiger气候类型中的8种，监测技术和人为故障、外部现象干扰测量，需在全球尺度验证其他气候类型。结论翻译如下：综上，结果揭示了所分析区域热极端在强化和空间扩展方面的清晰且令人担忧的模式，并在2000年代初开始明显加速。超过TX90阈值的天数频率增加以及热浪数量增长表明，极端高温条件不仅恶化——在Am、As和Aw气候类型尤其明显——而且这些事件的季节行为发生根本转变。热极端历史上集中在春季和夏季，现已逐渐延伸至秋季和冬季，尤其在赤道和热带气候（Af、As和Aw）中，反映热应激时间足迹扩大。热浪频率呈正向且统计显著趋势，最明显在2010年代中期之后，表明极端高温不再作为零星季节事件发生，而日益成为区域气候系统的持续特征。可以得出结论，该现象正从孤立季节事件转变为慢性热持续。考虑到本研究分析的气候类型也出现在全球其他区域，如中非的Subtropical steppe（BSh）、印度南部的Equatorial savanna（Aw）和Equatorial savanna（As）、印度东部的Humid subtropical（Cwa）和Tropical monsoon（Am）、东南亚的Tropical rainforest（Af）、澳大利亚东部的Humid subtropical（Cfa）以及澳大利亚东南部的Mediterranean（Csa），这些区域可能同样易受热浪影响。因此，未来研究应超越区域尺度，纳入城市形态、社会空间脆弱性、土地利用和地形复杂性等因素；比较不同地理位置的同一气候类型有助于理解这些极端事件的持续性、强化和持续时间；社会–环境方法对评估热浪对人类健康影响及社会经济差异如何加剧暴露和风险至关重要。还需研究这些区域的热舒适以及户外工作者等脆弱群体面临的职业风险。
