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近年来，地球许多地区发生了破纪录的热浪，对人类和自然系统造成了严重影响。研究人员表明，基于多指标，近期观测到的极端热浪无法与21世纪潜在的未来事件相比。对于几次观测到的热浪，即使在低排放和中排放情景下也是如此。在高排放到甚高排放的未来，许多地区预计将经历比观测
近年来，地球许多地区发生了破纪录的热浪，对人类和自然系统造成了严重影响。研究人员表明，基于多指标，近期观测到的极端热浪无法与21世纪潜在的未来事件相比。对于几次观测到的热浪，即使在低排放和中排放情景下也是如此。在高排放到甚高排放的未来，许多地区预计将经历比观测热浪累积热量多数倍、持续时间长数倍（长达数月）的热浪。如果《巴黎协定》下的国家自主贡献（Nationally Determined Contributions, NDCs）得不到落实，在大多数地区，预计很大一部分热浪将同时超过所有分析的热浪特征。研究结果强调了大幅减排的至关重要性，并对适应措施具有重要意义，因为预计的相当大一部分热浪远远超出了近期实际经历。
近年来，全球多地遭遇创纪录热浪，对人类健康、生态系统、电力供应和火灾天气等造成严重影响。然而，这些近期事件相对于未来气候变暖条件下可能出现的极端热浪究竟处于何种水平，缺乏系统评估。该研究旨在将未来热浪预估置于近期观测到的极端热浪背景下，以帮助制定适应和减缓策略，并促进气候风险沟通。研究人员分析了2010—2023年22次陆地热浪，重点聚焦2015—2023年间9次热浪，基于多种温度阈值（主要采用日最高气温的第90百分位Tx90p）定义热浪，计算六个热浪特征：持续时间、累积热量、中位数和最大强度、中位数和最大空间范围。利用CMIP6和CMIP5多模型集合（MME）以及CanESM5和ACCESS-ESM1.5大型初始条件集合（SMILEs），评估低、中、高和甚高排放情景下的未来热浪，并计算不同全球变暖水平（GWLs）下的特征分布和重现期。该研究发表在《Nature Communications》。
为开展研究，研究人员基于Berkeley Earth观测数据和ERA5再分析数据确定参考热浪，使用CMIP6 ScenarioMIP和CMIP5 RCP情景的逐日最高气温（T
max）数据，以及两个SMILEs。采用四种日历日温度阈值（Tx90p、Tx95p、Tx97.5p、Tx99p）定义热浪，主要分析Tx90p。对每个热浪计算六个特征，通过计算超过观测事件特征的百分比和重现期，将预估与观测对比。还基于0°C至4.5°C的全球变暖水平进行分析。模型评估采用基于分位数映射的筛选方法，保留表现最佳的75%模型。
**基于CMIP情景的单个热浪综合热浪特征**
通过多模型集合的联合特征散点图，研究发现即使在低排放情景（SSP1-2.6）下，未来相当比例的热浪也会比观测的极端热浪更长、更大、更严重、累积热量更多。高排放情景（SSP3-7.0）下超越概率大幅增加。例如，北非和中东、南美、南非等区域，在SSP1-2.6下超越中位数强度的概率约为1/8到1/6，SSP3-7.0下升至27%—36%。澳大利亚2019年和中国2022年热浪的峰值中位数强度被超越的概率在低排放下小于3%和0.5%，高排放下约12%和3%。在SSP1-2.6下，一些区域热浪长度可达数月，五个区域接近或达到6个月的理论最大长度。高排放下，除澳大利亚外，多数区域可能经历长达半年的持续热浪条件。空间范围方面，低排放下仅少数热浪超过观测的极大空间范围，高排放下概率显著增加。
**相对于全球变暖水平的热浪特征**
分析不同GWL下最大强度和最大热浪面积分布。无变暖或有限变暖（0.5°C）时，多数观测极端事件几乎不可能被超越（概率<0.3%或<0.8%）。升温至2.0°C时，中国和南非超越概率约6%—8%，欧洲和北非中东接近1/5。GWL超过3.0°C后，许多地区有显著比例的热浪同时超过所有六个特征。例如澳大利亚、中国和南非在GWL 3.5—4.5°C下，1/20到1/5的热浪同时超越六个特征，欧洲36%—64%，北非中东75%—90%。
**观测热浪的历史和未来重现期**
计算三个时间窗（历史1951—2005、现在到近未来2015—2054、世纪末2060—2099）的重现期。大多数观测极端特征在历史时期的中位重现期为55年，且许多模型无法模拟。在近期和世纪末时段，多数区域重现期显著缩短至几年甚至每年一次。澳大利亚2019年热浪最大强度在低排放下重现期仍为20—40年，突出其极端性。SMILEs结果表明内部变率影响较小。
讨论部分指出，即使在低排放情景下，21世纪许多地区仍可能超过近期极端热浪；巴黎协定下国家自主贡献（NDCs）对应的约2.6—2.8°C升温水平只能提供有限保护。若不实施NDCs，大多数区域所有六个热浪特征同时被超越的比例惊人。研究强调大幅减排的紧迫性，并警示未来热浪可能远远超出近期生活经验。研究结论部分可翻译为：总之，这项研究证明了将未来热浪置于观测事件背景中的重要性。研究人员表明，即使在低排放的未来，最严重的热浪尚未到来。然而，当代对极端事件的适应和减缓措施通常针对当前世代经历的事件。研究人员建议，鉴于所研究的观测热浪特征的极端性，亟需将远超近期经历的热浪纳入未来适应和减缓策略的规划中，否则策略的不足将继续扩大。
