image: 1961~2017年中国地区复合型热浪中独立白天极端高温天(最左列)、独立夜间极端高温天(中间列)和昼夜同步极端高温天(最右列)的平均个数((a)~(c))、十年趋势((d)~(f))和时间序列((g)~(i)) (d)~(f)中符号”+”表示该5°×5°格点的趋势通过了95%置信区间的双尾t检验, (g)~(i)中的文字表示城市和乡村地区的趋势, 相应的显著性检验列于括号内 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
在全球变暖背景下，热浪事件频发，对人类健康和社会经济造成了严重的影响。尽管已存在大量研究，热浪的定义并未形成统一的标准。现有研究普遍人为地区分白天高温和夜间高温，然而实际上它们并不是完全独立的，可能同步或连续发生。《中国科学：地球科学》最新的一项研究工作对热浪的结构，即热浪过程中白天高温和夜间高温的发生率和发生次序，进行了深入研究。
研究相关的论文题为“1961～2017年中国地区热浪的结构变化”，为最新出版的《中国科学：地球科学》2021年第8期的封面文章，通讯作者为复旦大学左志燕教授。研究者使用了来源于中国气象局国家气象信息中心最新版本的气象数据，并使用了卫星夜间灯光数据区分城市与乡村站点，分析了近几十年中国地区热浪结构的变化，揭示了白天高温和夜间高温的关系，以及气象与辐射条件和城市化对中国地区热浪结构的影响。
白天高温和夜间高温造成的影响可能有所不同。比如白天高温可能造成中暑并加剧地表臭氧污染，夜间高温可能造成失眠和温度调节异常。从健康卫生学角度看，昼夜同步高温，即白天高温后紧接着夜间高温的发生，对人体健康危害更大，因为人们无法在夜间得到充分的恢复。因此需要定量描述热浪过程中白天高温和夜间高温的发生。
目前并不存在一个能适用于所有热浪的定义，人为地使用不同定义提取热浪过程可能得到不同的结论。不同于以往的研究，在一个既定的定义下研究热浪的频次、持续时间和强度，该项研究更关注热浪过程中白天高温和夜间高温的发生率和配置结构的变化。
该项研究指出，大多数的热浪过程为既包含白天高温也包含夜间高温的复合型热浪事件。白天高温常常领先于夜间高温一天或几天出现，这符合热浪演变过程中气象和辐射条件的变化，比如逐日增加的云量和近地面空气湿度以及减少的太阳辐射。1961~2017年间，热浪变得更容易在夜间发生，白天高温越来越多地被昼夜同步高温和夜间高温所代替（图）。城市化加剧了昼夜高温的耦合，使得城市地区昼夜同步高温的增长趋势远大于乡村地区。
了解过去的热浪特征有助于预测未来的变化。随着全球气温的持续上升和城市化进程的扩大，可以预测，未来有着更多昼夜同步高温的复合型热浪必然会增加。同时，该项研究为其他研究人员选择合适的热浪指数提供了指导和依据。
该项研究得到了国家重点研发计划项目(编号：2016YFA0601502)资助和自然科学基金项目(批准号：41822503、41375092)资助。
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中文版: 安宁, 左志燕. 2021. 1961~2017年中国地区热浪的结构变化. 中国科学: 地球科学, 51(8):1214–1226
Journal
Science China Earth Sciences