气候

全球变暖趋势下,东亚地区的频繁热浪将不可避免

釜山大学的最近研究显示,随着温室气体排放的增加,席卷今夏中国的热浪在未来可能变得更加频繁且致命。
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<p>8月20日,中国重庆的长江干流河床。图片来源:Thomas Peter / Alamy</p>

8月20日,中国重庆的长江干流河床。图片来源:Thomas Peter / Alamy

热射病,一个医学专业名词,成为了今年夏天的热词。

这是一种与高温天气紧密相关的疾病,属于中暑中最严重的一种类型,患者由于暴露在高温高湿环境中导致身体调节功能失衡,一旦发生,死亡率极高。

从6月中旬开始,席卷大半个中国且持续不断的高温天气,令老人、户外作业的工作人员患上热射病的新闻频繁见诸报端,甚至出现了一些患者由于送医不及时导致死亡的情况。这一波热浪的威力可见一斑。

8月17日,国家气候中心发布消息确认,从今年6月13日开始至今的区域性高温事件综合强度已达到1961年有完整气象观测记录以来最强的一次。

然而,这并不会是最后一次致命的热浪。随着气候变化的影响越来越显现,未来热浪的发生可能会越来越频繁且持久。国家气候中心首席预报员陈丽娟表示,在气候变化的背景下,高温热浪事件可能会成为一个新常态。

6月21日,发表在《气候与大气科学》(Climate and Atmospheric Science)上的一篇论文亦指出,随着温室气体浓度的增加,东亚地区(主要包括中国、朝鲜半岛、中南半岛以及蒙古国的大部分地区)热浪的强度和天数也会增加。

湿热浪和干热浪

根据物理气象条件的不同,世界气象组织(WMO)将热浪分为干热浪和湿热浪两种类型。干热浪常带来晴朗天空和大量太阳辐射,多发生在大陆性或地中海性气候地区。与之相对的是,湿热浪有着全天候高温、闷热以及潮湿的特点,夜间常被云层覆盖使得热量难以散发,多发生在中纬度温带和海洋性气候地区。

在中国,干热浪主要发生在北方地区,湿热浪则发生在南方地区。

在前述论文中,研究人员统计了1958年到2019年的日均气温数据,并将热浪定义为日平均气温在90百分位以上(即位于温度最高的10%的区间)且持续至少3天的时期。

在此基础上,为了区分干热浪和湿热浪,研究人员将湿度作为衡量指标:相对湿度低于33%的热浪为干热浪,高于66%的热浪则为湿热浪。

历史数据显示,1958-2019年,干热浪主导着东亚西北部与沙漠相邻的地区,且持续时间变得越来越长;与此同时,东亚南部湿热浪的发生频率也在增加。

图a中红线包围的区域为干热浪区,图b中蓝线包围的区域为湿热浪区,从1958年-2014年,两个热浪区年均增加热浪天数大于0.15天。 • 图片来源:Ha, Kyung-Ja, et al. “Dynamics and characteristics of dry and moist heatwaves over East Asia.” npj Climate and Atmospheric Science 5.1 (2022): 1-11.

为了表征湿度和温度对人体健康的影响,研究人员计算了热压力指数(heat stress index, HI),结果发现在过去62年里,发生在东亚地区的干热浪已经达到了“警戒(caution)”的水平,而发生在东亚南部的多次湿热浪更是达到了“高度警戒(extreme caution)”甚至“危险(danger)”的水平。

“我们的研究结果表明湿热浪比干热浪的热压力指数要高得多。原则上来说,湿热的热浪事件比干热的热浪事件更危险。在给定的温度和湿度下,致死性的一个决定性因素是人体在热条件下的(汗液)蒸发。而湿热浪会减少人体的(汗液)蒸发。”论文第一作者、韩国釜山大学大气科学系教授河京子(Kyung-Ja Ha)告诉中外对话。

越来越热的未来

回顾历史数据之外,研究人员还利用模型分析,对不同排放情景下的热浪趋势进行了预测。

结果发现,到本世纪末,在中排放情景下(即碳排放水平到本世纪中叶前保持当前水平,随后开始下降,但到本世纪末无法实现碳中和),东亚地区的暖季(5月-10月),干热浪将发生44.2天,湿热浪将发生73天;在高排放情景下(即到2050年前,碳排放水平是现在的两倍,到本世纪末将达到现在的三倍以上),干热浪将发生70.6天,湿热浪将发生122.1天。而且,在不采取任何减排措施的高排放情景下,极热天气(heat extremes)将变得更为常见——在干热浪区,暖季期间38.4%的日子都要比现在更热;在湿热浪区,这一数字更是高达66.4%。

在达到低排放或者负排放状态后,由于不可逆的过程,热浪增加的趋势还会持续更长时间。

在低排放情景下,虽然干热浪和湿热浪的天数在本世纪中叶还会增加,不过由于大规模负排放技术的应用,到2100年热浪的天数将会下降。值得注意的是,由于气候系统变化与温室气体浓度变化之间并非线性变化的关系,且存在滞后效应,所以即便在温室气体排放下降之后,热浪的强度和持续时间还将增加。

“我们想强调的是,在达到低排放或者负排放状态后,由于不可逆的过程,热浪增加的趋势还会持续更长时间。”河教授说。这意味着,即使未来能够达到《巴黎协定》1.5℃目标的排放要求,热浪的增加仍将不可避免。

模型研究结果表明,三种排放情景下干湿热浪变化的趋势是相似的:随着温室气体浓度的增加,干热浪将变得越来越频繁,且最高气温将变得更高;湿热浪的持续时间则会延长,即热浪季的开始时间更早,结束时间更晚。

研究人员已经警告,伴随着超过室外作业条件阈值的湿度条件,中国的一些地区可能会经历致死性热浪。实际上,河教授认为,今年这场仍在席卷中国大部分地区的致死性热浪,已经是人类活动引发的全球变暖的结果。

“如果没有人为导致的全球变暖,我认为中国的这次热浪将不会发生。模型模拟的结果可以得出这一点,利用气候模型对照运行自然驱动力(火山活动、太阳活动)和未发生工业化的情况,结果中并没有这次热浪。”河教授说。

面对未来可能愈演愈烈的热浪事件,河教授表示,通过碳减排和提高碳捕集技术的效率有利于减少热浪事件的发生。而通过打造生态城市、安装绿色屋顶等手段,将有助于减少城市热岛效应,降低城市气温,从而帮助我们适应未来的挑战。