高温相关研究（二）：地球健康，热浪对基础设施的影响，海洋热浪等
学术
科学
2024-07-29 18:16
北京
7月22日是地球上有记录以来最热的一天。本文汇总了关于极端高温的最新研究，社论和综述，来自GeoHealth, Reviews of Geophysics, Earth' Future, GRL等期刊，涉及地球健康，热浪对基础设施的影响，海洋热浪等话题。
气候变化给地球带来了极端高温，而我们尚未准备充分。我们需要找到更能适应气候变化的方法，也需要加强气候科学家和医学界之间的联系。- GeoHealth 计划让气候科学家、公共卫生专业人员和医学专家在极端高温问题上更加紧密地团结在一起
https://doi.org/10.1029/2023GH000936热浪(Heat waves, HW)是引起重大社会关注的极端气候事件，其频率、强度和持续时间在本世纪将继续增加。这篇综述综合了关于热浪的物理学认识和主要科学挑战。我们讨论了在热浪定义中涉及的问题，包括热浪指标的多样性，以及对气候变化的适应能力的考虑。我们还回顾了在全球不同地区观测到的和预估的趋势以及相关的大气模式，并特别关注了导致热浪发生的机制和驱动因素。它们在不同的尺度上发生作用，从行星尺度到局地尺度，包括热力学和动力学过程。对于这些过程在区域尺度上的相互作用，以及它们在全球变暖下的变化，人们目前的理解还很有限且不完整。基于过程的理解将有利于在比天气预报更长的时间范围内进行 HW 预测、将 HW 趋势和事件归因于人类活动以及区域气候预测。改进的技术能力、复杂程度各异的模型或机器学习技术将有助于克服这些挑战。https://doi.org/10.1029/2022RG000780交通基础设施的使用寿命非常长。然而，基于历史经验设计的基础设施可能容易受到破纪录的极端天气事件的影响。然而，值得注意的是,不同地区可能面临不同类型的挑战。在本研究中，我们调查了与八种对交通基础设施有直接影响的灾害相关的破纪录气候极端事件的可能性，并确定了世界各地不同地区铁路和公路面临的主要挑战。我们的研究结果表明，全球极端高温和永久冻土融化造成的威胁尤其严重。此外，在干旱月份，尤其是21世纪末，在快速发展和高辐射强迫的情况下，发生暴雨事件的风险增加，预计更多的基础设施将受到影响。我们还表明，通过追求更可持续和更低辐射强迫的发展道路，有可能将全球基础设施的暴露减少29%-52%。然而，大多数地区仍将受到多重灾害的影响，这一事实可能是不可避免的。除了现有的全球气候适应行动外，交通基础设施部门也应制定适当的当地气候变化适应战略，以减少额外的损失。https://doi.org/10.1029/2023EF003632极端事件可以从局部和大尺度的角度进行研究。这两种角度对极端事件发生的可能性提供了不同的见解。例如，北半球最近几次显著的热浪超过了长期平均气候的四个标准差。在局部地区，这样的事件预计每世纪发生不到一次。但根据高空间分辨率的温度数据，这种事件大约每10天就会在北半球的某个地方发生一次。当将整个半球的极端高温事件的可能性相加时，就不能很好地用正态统计来表示，因为它很大程度上依赖于温度分布的形状。半球视角提供的大量有效样本量很重要，因为它提供了关于气候变化对高温事件发生频率影响的可靠估计。半球视角证实了先前的发现，即北半球极端高温事件的长期趋势可以用最近平均温度的升高来解释。https://doi.org/10.1029/2023GL105246
海洋热浪(MHW)是离散的、长期的极端暖水事件，对海洋生态系统和生物系统的健康具有破坏性和深远的影响。在过去的几十年里，海洋热浪变得更频繁、更强烈、持续时间更长。外界强迫和内部变率都被认为在这些变化中发挥了重要作用，但它们的相对贡献在很大程度上仍然未知。在此，我们利用来自CESM2的90个成员的大型集合模拟来确定外部强迫和内部变率在全球MHW变化中的作用。研究发现，外部强迫主导了 MHW 频率的增加，占 1982-2021 年观测到的全球平均增长的 82%。这种增长主要是由平均 SST 变暖造成的。除平均海温上升外，海温变异度的增加也对MHW持续时间的延长有一定作用。然而，MHW强度的变化主要由内部变异性通过SST的变化来主导。尤其是IPO与黑潮延伸区和东北太平洋沿岸的MHW变化密切相关。这些发现强调了在预测和预估未来MHW变化时同时考虑外部强迫和内部变率的重要性。
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