2022年北半球入夏以來，包括美國、歐洲乃至我國境內(nèi)，接連出現(xiàn)了罕見熱浪。短短1個月內(nèi)，西班牙、葡萄牙、法國、英國、意大利等國家均記錄了超40℃高溫。歐洲聯(lián)盟哥白尼大氣監(jiān)測局（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“極端火災危險”。 受創(chuàng)紀錄的歷史性高溫影響，英國倫敦消防當局19日宣布進入“重大事件”狀態(tài)，消防和醫(yī)療體系告急。
地表溫度越來越熱。政府間氣候變化專門委員會最新發(fā)布的第六次氣候變化評估報告（IPCC AR6）指出，相對于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，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，強度也不斷提高，對生態(tài)系統(tǒng)、人類生活和社會經(jīng)濟都產(chǎn)生了嚴重影響。
7月22日，中國科學院南海海洋研究所王春在研究員團隊利用逐日的大氣再分析資料，定義了與此次北美超級熱浪事件發(fā)生發(fā)展相關的大氣環(huán)流異常模態(tài)，重建了本次超級熱浪事件發(fā)展演變過程，確定了大氣環(huán)流異常信號的來源。
他們研究發(fā)現(xiàn)，從物理機制角度來說，局地“熱穹頂”形成是本次超級熱浪事件發(fā)生的最關鍵原因。
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間內(nèi)停滯不動，高壓與附近低壓之間的大氣環(huán)流形成了穩(wěn)定的“Ω”型，高壓像個罩子一樣把熱空氣蓋在熱浪發(fā)生區(qū)域，同時阻止了冷空氣進入，使熱穹頂里的溫度越來越高，從而引發(fā)熱浪或超級熱浪事件。
圖為“熱穹頂”示意圖。圖源中國科學院大氣物理研究所官網(wǎng)
為什么高層大氣熱高壓會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：當氣團下沉運動時，若與外界沒有熱量交換的情況下，由于外界氣壓比氣團內(nèi)部氣壓高，會壓縮氣塊使氣團體積縮小，同時氣團內(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)導致熱穹頂里的溫度越來越高。同時，穩(wěn)定的“Ω”型大氣環(huán)流，使得冷空氣無法進入熱穹頂，熱穹頂內(nèi)部的氣溫無法降低，從而在熱穹頂下方引發(fā)了持續(xù)性的超級熱浪事件。
研究指出，此次全球“熱浪”中，引發(fā)“熱穹頂”的異常大氣環(huán)流信號主要來自于北太平洋和北極，并與北極極渦的異?；顒佑嘘P。實際的氣候變化可以由自然內(nèi)部變率，自然外強迫（例如太陽、火山）和人為外強迫三部分引起。
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)人為外強迫對這次北美熱浪事件也具有重要影響。
那從長期來看，自然外強迫和人為外強迫對類似本次熱浪事件的發(fā)生分別有多少貢獻？在未來，類似的極端事件發(fā)生概率是否又會不斷增加？未來北美西部還會發(fā)生類似本次熱浪事件嗎？
研究者利用第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）中的檢測歸因模式比較計劃（DAMIP），通過極端事件的檢測與歸因方法，探究自然外強迫和人為外強迫對本次極端事件的影響，試圖回答上述問題。
王春在研究員指出，從長期來看，以溫室氣體排放為主的人類活動不僅是逐日氣溫增加的主要原因，也會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，這也將導致北美西部發(fā)生類似本次熱浪事件的概率從1.2%提高到32.18%。
這也進一步說明，如果不采取適當?shù)臏p排措施，以往百年一遇的超級熱浪事件在未來將會變成常態(tài)，并將嚴重威脅人類健康與生態(tài)平衡。
這一研究對于熱浪事件的形成與發(fā)展，以及了解未來情景下熱浪事件的變化都具有重要的學術價值。據(jù)了解，7月22日，該研究發(fā)表在英文期刊Advances in Atmospheric Sciences中。