中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院教授劉小平/羅明團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所研究員裴韜團(tuán)隊(duì)合作，首次揭示了全球變暖背景下氣溫冷暖翻轉(zhuǎn)（即氣溫在幾天內(nèi)由異常偏暖快速轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｆ洌蛴僧惓Ｆ淇焖俎D(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｆ臉O端事件）的新現(xiàn)象。4月22日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。
“我們研究發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象在全球大多數(shù)地區(qū)呈頻次增多、強(qiáng)度加劇、翻轉(zhuǎn)加快的嚴(yán)峻態(tài)勢(shì)；這一趨勢(shì)在未來(lái)高濃度溫室氣體排放情景下將進(jìn)一步加劇，且這類事件的全球人口暴露風(fēng)險(xiǎn)將增加一倍以上，其中低收入國(guó)家的人口暴露風(fēng)險(xiǎn)更為嚴(yán)峻。”論文共同通訊作者兼共同第一作者羅明對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》表示。
全球氣候變化加劇了氣候系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，氣溫冷暖急劇交替的“過(guò)山車”式變化給社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)與緩沖的時(shí)間極短，其影響可能比單一異常偏暖或偏冷事件更為嚴(yán)重。為此，該團(tuán)隊(duì)致力于探究這類氣溫快速翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象的變化規(guī)律，以提升社會(huì)應(yīng)對(duì)極端天氣氣候?yàn)?zāi)害的能力。
研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了識(shí)別和表征極端氣溫冷暖翻轉(zhuǎn)事件的方法體系，綜合分析了多套氣象觀測(cè)、再分析和氣候模式模擬數(shù)據(jù)，以確保結(jié)果的可靠性。經(jīng)過(guò)初步驗(yàn)證，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的方法能夠有效識(shí)別歷史上發(fā)生的典型冷暖快速翻轉(zhuǎn)案例。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)天氣系統(tǒng)急劇變化的觀察，發(fā)現(xiàn)了這一氣溫快速翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，并于2022年開(kāi)始將該想法付諸實(shí)踐。從海量氣象數(shù)據(jù)中“捕捉”氣溫快速翻轉(zhuǎn)事件，是研究面臨的首要難題。為解決這一難題，團(tuán)隊(duì)成員不斷地精練算法，并借助服務(wù)器等高性能計(jì)算資源。
論文共同第一作者、中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院博士后吳思佳表示，該研究首次系統(tǒng)刻畫(huà)了全球陸地范圍內(nèi)氣溫冷暖翻轉(zhuǎn)事件的時(shí)空分布特征，發(fā)現(xiàn)這類事件廣泛分布于全球中高緯度地區(qū)。自20世紀(jì)中期以來(lái)，冷暖翻轉(zhuǎn)事件頻次增加、強(qiáng)度加劇、轉(zhuǎn)變加快，且未來(lái)在高排放情景下這一趨勢(shì)將進(jìn)一步加劇。與歷史基準(zhǔn)時(shí)期（1961~1990年）相比，SSP5-8.5高排放情景下本世紀(jì)末期（2071～2100年），全球此類事件的頻次將增加6.73-8.03%，強(qiáng)度加劇7.16~7.32%，翻轉(zhuǎn)時(shí)間則將加快2.47~3.24%；相應(yīng)的人群暴露風(fēng)險(xiǎn)將增加一倍以上，尤其以低收入國(guó)家更為嚴(yán)重（其增幅為全球平均增幅的4.08~6.49倍）。如果不加以有效的氣候變化緩解措施，人類將在更暖的未來(lái)面對(duì)更頻繁且更劇烈的“過(guò)山車”式極端翻轉(zhuǎn)事件及其疊加影響。
該研究有助于增強(qiáng)對(duì)氣候系統(tǒng)復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)。“以往研究大多考慮單一高溫?zé)崂嘶蚝钡蜏厥录覀兊难芯筷P(guān)注兩類極端事件之間的快速翻轉(zhuǎn)。”羅明指出，研究成果對(duì)提升人類社會(huì)應(yīng)對(duì)極端氣候復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)的能力具有重要意義，相關(guān)部門(mén)也可據(jù)此改進(jìn)早期預(yù)警系統(tǒng)，從而降低農(nóng)業(yè)、能源以及公共安全等領(lǐng)域的損失。
接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步深入探索氣溫冷暖翻轉(zhuǎn)事件的局地和遙相關(guān)機(jī)制，并定量評(píng)估其對(duì)作物減產(chǎn)、生態(tài)失調(diào)、電力負(fù)荷及公共健康等不同領(lǐng)域的影響，為制定防范極端天氣氣候事件的對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58544-5
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