2022年北半球入夏以來(lái)，包括美國(guó)、歐洲乃至我國(guó)境內(nèi)，接連出現(xiàn)了罕見熱浪。短短1個(gè)月內(nèi)，西班牙、葡萄牙、法國(guó)、英國(guó)、意大利等國(guó)家均記錄了超40℃高溫。歐洲聯(lián)盟哥白尼大氣監(jiān)測(cè)局（CAMS）警告稱，席卷歐洲的熱浪正加劇地表臭氧污染。目前，歐洲多地因熱浪正處于“極端火災(zāi)危險(xiǎn)”。 受創(chuàng)紀(jì)錄的歷史性高溫影響，英國(guó)倫敦消防當(dāng)局19日宣布進(jìn)入“重大事件”狀態(tài)，消防和醫(yī)療體系告急。

地表溫度越來(lái)越熱。政府間氣候變化專門委員會(huì)最新發(fā)布的第六次氣候變化評(píng)估報(bào)告（IPCC AR6）指出，相對(duì)于1850年—1900年，2001年—2020年平均全球地表溫度升高了0.99（0.84—1.10）℃。與此同時(shí)，區(qū)域氣候也發(fā)生了一定程度的改變，特別是極端天氣發(fā)生頻率顯著增加，強(qiáng)度也不斷提高，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、人類生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)都產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。

7月22日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所王春在研究員團(tuán)隊(duì)利用逐日的大氣再分析資料，定義了與此次北美超級(jí)熱浪事件發(fā)生發(fā)展相關(guān)的大氣環(huán)流異常模態(tài)，重建了本次超級(jí)熱浪事件發(fā)展演變過(guò)程，確定了大氣環(huán)流異常信號(hào)的來(lái)源。

他們研究發(fā)現(xiàn)，從物理機(jī)制角度來(lái)說(shuō)，局地“熱穹頂”形成是本次超級(jí)熱浪事件發(fā)生的最關(guān)鍵原因。

什么是“熱穹頂”？

據(jù)了解，熱穹頂是指高層大氣熱高壓在一段時(shí)間內(nèi)停滯不動(dòng)，高壓與附近低壓之間的大氣環(huán)流形成了穩(wěn)定的“Ω”型，高壓像個(gè)罩子一樣把熱空氣蓋在熱浪發(fā)生區(qū)域，同時(shí)阻止了冷空氣進(jìn)入，使熱穹頂里的溫度越來(lái)越高，從而引發(fā)熱浪或超級(jí)熱浪事件。

圖為“熱穹頂”示意圖。圖源中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所官網(wǎng)

為什么高層大氣熱高壓會(huì)使地表大氣溫度升高？

這就不得不提大氣中的下沉絕熱增溫現(xiàn)象：當(dāng)氣團(tuán)下沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，若與外界沒有熱量交換的情況下，由于外界氣壓比氣團(tuán)內(nèi)部氣壓高，會(huì)壓縮氣塊使氣團(tuán)體積縮小，同時(shí)氣團(tuán)內(nèi)氣體被壓縮做功，內(nèi)能增加，溫度上升，這種現(xiàn)象稱為下沉絕熱增溫。

靠近地面的低層空氣被地面加熱后，在熱穹頂里上升，但是由于上層是高氣壓，又被上層的高氣壓壓回地面，如此的下沉絕熱增溫循環(huán)導(dǎo)致熱穹頂里的溫度越來(lái)越高。同時(shí)，穩(wěn)定的“Ω”型大氣環(huán)流，使得冷空氣無(wú)法進(jìn)入熱穹頂，熱穹頂內(nèi)部的氣溫?zé)o法降低，從而在熱穹頂下方引發(fā)了持續(xù)性的超級(jí)熱浪事件。

研究指出，此次全球“熱浪”中，引發(fā)“熱穹頂”的異常大氣環(huán)流信號(hào)主要來(lái)自于北太平洋和北極，并與北極極渦的異常活動(dòng)有關(guān)。實(shí)際的氣候變化可以由自然內(nèi)部變率，自然外強(qiáng)迫（例如太陽(yáng)、火山）和人為外強(qiáng)迫三部分引起。

除異常大氣環(huán)流這一自然內(nèi)部變率以外，研究發(fā)現(xiàn)人為外強(qiáng)迫對(duì)這次北美熱浪事件也具有重要影響。

那從長(zhǎng)期來(lái)看，自然外強(qiáng)迫和人為外強(qiáng)迫對(duì)類似本次熱浪事件的發(fā)生分別有多少貢獻(xiàn)？在未來(lái)，類似的極端事件發(fā)生概率是否又會(huì)不斷增加？未來(lái)北美西部還會(huì)發(fā)生類似本次熱浪事件嗎？

研究者利用第六次國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃（CMIP6）中的檢測(cè)歸因模式比較計(jì)劃（DAMIP），通過(guò)極端事件的檢測(cè)與歸因方法，探究自然外強(qiáng)迫和人為外強(qiáng)迫對(duì)本次極端事件的影響，試圖回答上述問(wèn)題。

王春在研究員指出，從長(zhǎng)期來(lái)看，以溫室氣體排放為主的人類活動(dòng)不僅是逐日氣溫增加的主要原因，也會(huì)大幅度增加類似熱浪事件發(fā)生的概率。根據(jù)CMIP6模式數(shù)據(jù)估算，在中等排放情景（SSP245）下，2021年—2100年北美西部地表大氣溫度的概率密度曲線將整體向更高的溫度移動(dòng)，這也將導(dǎo)致北美西部發(fā)生類似本次熱浪事件的概率從1.2%提高到32.18%。

這也進(jìn)一步說(shuō)明，如果不采取適當(dāng)?shù)臏p排措施，以往百年一遇的超級(jí)熱浪事件在未來(lái)將會(huì)變成常態(tài)，并將嚴(yán)重威脅人類健康與生態(tài)平衡。

這一研究對(duì)于熱浪事件的形成與發(fā)展，以及了解未來(lái)情景下熱浪事件的變化都具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。據(jù)了解，7月22日，該研究發(fā)表在英文期刊Advances in Atmospheric Sciences中。