《Environmental Impact Assessment Review》：Brazilian heatwaves are shifting towards dry-hot thermodynamic regimes in transformed landscapes
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热浪是全球范围内影响最为严重的气候极端事件之一，其频率、持续时间和累积强度正在持续增加。热浪的影响不仅取决于温度本身，还取决于生态系统脆弱性、人口暴露度以及大气湿度状况。在气候变暖背景下，高温日益与干旱和大气干燥度协同发生，进一步加剧了对生态系统、农业和社会的
热浪是全球范围内影响最为严重的气候极端事件之一，其频率、持续时间和累积强度正在持续增加。热浪的影响不仅取决于温度本身，还取决于生态系统脆弱性、人口暴露度以及大气湿度状况。在气候变暖背景下，高温日益与干旱和大气干燥度协同发生，进一步加剧了对生态系统、农业和社会的风险。大气湿度通过调节蒸发冷却、植被水分胁迫和人体体温调节，使得湿热与干热热浪的区分对影响评估至关重要。湿热热浪限制人体蒸发散热，而干热热浪则增加大气蒸发需求，并与火灾易发条件密切相关。
这些热浪状态涉及不同的陆-气相互作用。在土壤水分受限条件下，蒸散减少使地表能量转向感热加热，从而强化增温和大气干燥过程。蒸汽压差（VPD）作为饱和与实际水汽压之差，与生态系统水分胁迫和火灾易发天气密切相关。此类过程可加剧干热和火灾天气，而地表干燥可同时升高气温并降低湿度，从而限制湿热热浪期间湿球温度的增幅。因此，热浪影响既取决于热力强度，也取决于热力学状态。
南美洲是复合高温-干旱极端事件的热点区域，包括2023年异常热浪以及暖干和火灾易发条件的广泛增加。ENSO调节区域水文气候，而气候-土地利用相互作用也可能影响热浪强度和热力学特征。巴西特别适合检验这些关系，因为其生物群落横跨对比鲜明的水文气候区，并经历了大规模的土地转变，尤其是在塞拉多（Cerrado）、MATOPIBA以及南部亚马逊-塞拉多过渡带。土地覆被变化与蒸散减少、水分循环改变以及局地气候变暖变干相关。结合热带南美洲观测到的VPD增加，这些发现表明景观状态和累积土地转变可能与极端高温热力学条件的变化存在空间共变关系。
已有研究记录了巴西的干旱-热浪-火灾耦合关系，包括土壤湿度-温度耦合以及与灾难性野火季节相关的复合极端事件。然而，不同热力学形式的热浪是否以可比速率变化仍不清楚。大多数研究将热浪主要视为温度极端事件，或考察其与干旱和火灾天气的并发关系。本研究的核心问题是：干热热浪是否相对于湿热热浪发生了优先增强，以及这种差异放大是否与大气干燥和累积景观转变存在空间关联。这些关联以诊断性方式评估，不解释为正式的因果归因。
为此，研究人员利用1990–2024年期间局地、逐日特定ERA5阈值，建立了巴西热浪的国家级热力学类型学。研究分析了四种热浪状态：一般热浪（日均温≥P90）、湿热热浪（日最大湿球温度≥P95）、干热热浪（日最高温度≥P95且日均VPD≥P75）以及复合干热/停滞热浪（极端高温和高VPD伴随近地面通风减弱）。研究估计了每种状态的频率、累积持续时间和强度趋势。由于各状态特异性强度指标不直接可比，研究人员额外采用统一的仅基于Tmax的严重度指标对干热热浪（DHW）和湿热热浪（HHW）进行比较，以分离干热与湿热条件下温度相关增强的差异。这些趋势与市级MapBiomas Collection 10.1土地覆被轨迹及大气干燥诊断相结合，以评估优先干热放大、累积景观状态和蒸发需求增加之间的空间关联。
该方法为评估热浪热力学如何随景观转变程度和大气干燥程度的变化而改变提供了国家级基础，并可推广至其他热带和亚热带地区，在这些地区增温、土地转变、大气干燥和复合环境风险日益重叠。
巴西热浪热力学状态变化与景观转变的关联研究解读
一、研究背景与问题提出
热浪是全球最具破坏性的气候极端事件之一，其频率、持续时间和累积强度在全球范围内持续上升。热浪的影响不仅取决于温度本身，还取决于生态系统脆弱性、人口暴露度以及大气湿度状况。在气候变暖背景下，高温日益与干旱和大气干燥度协同发生，加剧了对生态系统、农业和社会的风险。大气湿度通过调节蒸发冷却、植被水分胁迫和人体体温调节，使得湿热与干热热浪的区分对影响评估至关重要。湿热热浪限制人体蒸发散热，而干热热浪增加大气蒸发需求，并与火灾易发条件密切相关。
不同热浪状态涉及不同的陆-气相互作用。在土壤水分受限条件下，蒸散减少使地表能量转向感热加热，强化增温和大气干燥过程。蒸汽压差（VPD）作为饱和水汽压与实际水汽压之差，与生态系统水分胁迫和火灾易发天气密切相关。此类过程可加剧干热和火灾天气，而地表干燥可同时升高气温并降低湿度，从而限制湿热热浪期间湿球温度的增幅。因此，热浪影响既取决于热力强度，也取决于热力学状态。
南美洲是复合高温-干旱极端事件的热点区域，包括2023年异常热浪以及暖干和火灾易发条件的广泛增加。ENSO调节区域水文气候，而气候-土地利用相互作用也可能影响热浪强度和热力学特征。巴西特别适合检验这些关系，因为其生物群落横跨对比鲜明的水文气候区，并经历了大规模的土地转变，尤其是在塞拉多（Cerrado）、MATOPIBA以及南部亚马逊-塞拉多过渡带。土地覆被变化与蒸散减少、水分循环改变以及局地气候变暖变干相关。
已有研究记录了巴西的干旱-热浪-火灾耦合关系，但不同热力学形式的热浪是否以可比速率变化仍不清楚。大多数研究将热浪主要视为温度极端事件，或考察其与干旱和火灾天气的并发关系。本研究的核心问题是：干热热浪是否相对于湿热热浪发生了优先增强，以及这种差异放大是否与大气干燥和累积景观转变存在空间关联。该研究发表于《Environmental Impact Assessment Review》。
二、主要技术方法
研究人员利用1990–2024年ERA5再分析资料，基于局地、逐日特定气候阈值建立了巴西热浪的国家级热力学类型学。研究定义了四种热浪状态：一般热浪（日均温≥P90）、湿热热浪（日最大湿球温度≥P95）、干热热浪（日最高温度≥P95且日均VPD≥P75）以及复合干热/停滞热浪（极端高温和高VPD伴随近地面通风减弱）。采用运行长度算法独立识别各状态事件，估计频率、累积持续时间和强度趋势。为比较干热热浪与湿热热浪，研究人员采用统一的仅基于Tmax的严重度指标。此外，研究整合了市级MapBiomas Collection 10.1土地覆被轨迹数据与大气干燥诊断，评估优先干热放大、累积景观状态和蒸发需求增加之间的空间关联。敏感性测试使用了不同的VPD阈值（P70、P80）、湿球温度阈值（P90）和事件最小持续时间（2天、4天）。
三、研究结果
3.1 干热热浪呈现优先增强趋势
研究发现，巴西热浪表现出干热热力学条件的优先放大特征。干热热浪（DHW）的强度增强比湿热热浪（HHW）的增强更为一致和显著。通过统一的Tmax严重度指标比较，干热条件下的温度相关增强高于湿热条件，表明干热热浪的加剧不仅是普遍增温的反映，更体现了干热状态的特异性放大。
3.2 优先干热放大与累积土地转变存在空间关联
研究将热浪趋势与市级MapBiomas土地覆被轨迹进行空间整合分析，发现干热热浪的优先增强与累积土地转变程度存在显著的空间关联。在土地转变程度较高的地区，尤其是塞拉多、MATOPIBA和南部亚马逊-塞拉多过渡带，干热热浪的增强更为明显，表明景观状态和累积土地转变与极端高温热力学条件的变化存在空间共变关系。
3.3 大气干燥与干热放大协同发生
研究发现，VPD的上升和相对湿度的下降与更强的干热放大效应同时出现。在VPD增加更为显著的区域，干热热浪的优先增强也更为突出，表明大气蒸发需求的增加与干热热浪的加剧密切相关，两者共同反映了区域大气干燥化的趋势。
3.4 结果对阈值和事件持续性具有敏感性
研究通过敏感性测试验证了结果的稳健性。干热信号对热力学阈值的选择（VPD P70、P75、P80）具有稳健性，表明结果不依赖于特定的阈值设定。然而，结果对事件持续时间的定义（2天、3天、4天）较为敏感，说明事件持续性的定义会影响干热热浪增强的检测结果。
四、讨论与结论
研究讨论部分指出，干热热浪的优先增强与累积土地转变和大气干燥的空间关联是诊断性的，不解释为正式的因果归因。这些发现表明，在景观转变程度较高的地区，土地利用变化可能通过减少蒸散、改变地表能量平衡等方式，加剧了干热热浪的增强。同时，VPD的上升反映了大气蒸发需求的增加，与干热热浪的加剧形成协同效应。
研究结论部分指出，巴西热浪在1990–2024年期间表现出干热热力学条件的优先放大特征，干热热浪的强度增强比湿热热浪更为一致和显著。这种优先干热放大与累积土地转变和大气干燥存在空间关联。该研究提供了国家级尺度上评估热浪热力学如何随景观转变程度和大气干燥程度变化的依据，其方法论可推广至其他热带和亚热带地区，为理解气候变化背景下土地利用与极端高温的相互作用提供了重要参考。
