DOI:https://doi.org/10.1029/2024EF004430
主要内容：
热浪对自然生态系统和社会经济结构构成了重大且日益严重的威胁，因此缓解和预防热浪风险已成为重要的研究领域。在探索 1901 年至 2020 年的热浪频率和强度时，本研究发现两者都急剧增加。研究还发现，热浪的空间分布不均，强度特征的波动性随时间推移变得更加突出，由于干旱程度增加，四个关键热浪指标的基尼系数变得更大。虽然干旱地区热浪更频繁地发生，但湿润地区的累积热量更大，导致这些地区的热浪风险更高。过去 30 年（1991-2020 年）的全球热浪风险与 20 世纪初（1901-1930 年）相比增加了近 5 倍。此外，GeoDetector 分析表明，帕尔默干旱严重程度指数 (PDSI) 和向下地面短波辐射 (Srad) 在干旱地区和湿润地区的贡献最大（分别为 0.29 和 0.41）。相对湿度 (RH)、风速 (WS)、土壤湿度 (SM) 和归一化差异植被指数 (NDVI) 的贡献在湿润地区也很显著，但在干旱地区则小得多。综合分析表明，热浪风险异常高的年份与 500hPa 位势高度和地面气压的正异常相对应。由于空气下沉导致云层形成受抑制，从而导致大气温度升高，这可能会增加热浪发生的风险。这项研究强调了应对日益恶化的气候变化影响的迫切需要。
主要图表：
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图1.（a）基于AI的全球干旱区与湿润区分布格局；（b）一年内热浪发生过程示意图（红色区域代表特定格点处发生的热浪）；（c）热浪风险示意图，严重程度和发生频率的增加代表风险增大。![]()
图2.（a–d）1901年至2020年四项热浪指标的空间变化趋势（黑点表示通过显著性检验，p < 0.05）；（e–h）1901年至2020年四项热浪指标的多年空间平均分布（左下角的直方图分别代表极度干旱、干旱、半干旱、亚湿润干旱、干旱地区、湿润地区和全球区域七个区域的平均强度）。![]()
图3.（a–d）1901年至2020年干旱地区、湿润地区和全球地区四项热浪指标的时间趋势；（e–h）1901年至2020年四项基本全球热浪指标的贝叶斯变点检测结果分布。![]()
图4.1901–2020 年四项热浪指标的基尼系数时空分布。（a–d）各子区域四项热浪指标的基尼系数密度分布，最右边的值表示不同子区域的基尼系数平均值；（e–f）四项热浪指标的基尼系数空间分布。（注意，子图的顶部和右侧表示经度和纬度变化，黄线表示平均变化）。![]()
图5.(a) 1901–2020 年月度热浪风险热图；(b) 1901–2020 年热浪风险多年空间趋势分布（黑点表示通过显著性检验，p < 0.05）；(c) 1901–2020 年热浪风险多年平均分布；(d) 1901–2020 年不同干湿地区热浪风险区间平均分布；(e) 1901–2020 年不同干湿地区热浪发生率区间平均分布，均值两端代表 95% 置信区间（热浪发生率 = HWO/365）；(f) 1901–1930 年与 1991–2020 年相比，干旱地区、湿润地区和全球地区热浪风险强度平均值；(g) 1901-1930 年干旱地区、湿润地区和全球地区平均热浪风险强度与 1991-2020 年热浪发生率的比较（顶端代表百分比误差线）。![]()
图6.（a）帕尔默干旱严重程度指数（PDSI）、相对湿度（RH）、Srad、WS、归一化植被指数（NDVI）、SM与热浪风险的皮尔逊相关系数（*表示通过显著性检验，p < 0.05）；（b–g）相应年份的PDSI、RH、Srad、WS、NDVI、SM与热浪风险相关系数的空间分布及显著性检验（黑点表示通过显著性检验，p < 0.05）。![]()
图7.（a）将全球陆地区域的标准样本划分为 1°×1° 网格，并提取 11,586 个有效经纬度中心点坐标，用于构建 GeoDetector 模型；（b-d）利用 GeoDetector 计算的干旱地区、湿润地区和全球地区平均值的地理要素及驱动因素对热浪风险的相对贡献（*** 表示通过显著性检验，p < 0.01）。
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图8.中亚地区高温热浪风险高值年份与大气环流异常的合成分析。（a–b）高温热浪风险异常高值年和异常低值年的识别。四个子区域分别为：①CA（中亚）、②NWA（北美西北部）、③EE（东欧）、④NO（北部大洋洲）；（c–d）异常高值和低值年份的 500 hPa 位势高度异常（黑点表示通过显著性检验，p < 0.05）；（e–f）异常高值和低值年份的地面气压异常（黑点表示通过显著性检验，p < 0.05）；（g–h）异常高值和低值年份的 850 hPa 环流异常。
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图9.可能导致热浪风险发生和加剧的物理过程示意图。该图从机械的角度说明了过去 120 年来基于多种气候因素并结合大气环流异常的热浪风险加剧的气象过程（带圆圈的符号“-”和“+”分别代表负向影响和正向影响）。
