标题：
Concurrent Heat Extremes in Relation to Global Warming, High Atmospheric Pressure and Low Soil Moisture in the Northern Hemisphere
期刊：
Earth's Future
作者：
Dalai Nasong，et al
DOI:
https://doi.org/10.1029/2024EF005256
引用：
Nasong, D., Zhou, S., Kornhuber, K., & Yu, B. (2025). Concurrent heat extremes in relation to global warming, high atmospheric pressure and low soil moisture in the Northern Hemisphere. Earth's Future, 13(1), e2024EF005256.
Key Points
- 自 1950 年以来，北半球同时出现的极端高温天气大幅增加；
- 全球变暖导致同期极端高温的频率和强度长期增加，尤其是在热带地区；
- 同期高气压主要影响中纬度地区同期极端高温的时空变化。
1. 引言
全球不同地区并发的极端高温现象的增加对社区和生态系统构成了重大威胁。了解高温极端事件的空间分布模式及其潜在机制对于减轻其不利影响和适应未来极端高温事件至关重要。尽管以往的研究集中在高温极端事件的局部驱动因素上，但各种驱动因素对不同地区极端高温并发现象的影响尚不明确。文章表明，全球变暖加强了极端高温的空间并发性，特别是在热带地区。中纬度地区极端高温的空间并发性主要由大规模环流异常推动的高气压所引起。此外，陆地-大气反馈增强了局部高温极端事件，并与不同地区的高气压异常一起影响了空间上并发的高温极端事件。文章对极端高温空间并发性的增强机制理解将为减轻和适应未来极端高温风险的有效策略和实践提供信息。
2. 主要结果
热浪事件的空间协同增强
1950年至2023年，北半球多地同时发生的热浪事件显著增加，覆盖区域从2000年的5%增长到2023年的17%，最高可达28%。
热浪事件的空间协同效应在热带地区尤为显著，这些地区的气温在变暖趋势下表现出更强的一致性。
驱动因素分析
全球变暖是热浪事件频率和强度长期增加的主要驱动因素。
中纬度地区的热浪事件主要由高气压异常（反气旋）驱动，而土壤湿度的反馈作用在区域热浪中起到次要作用。
多因素协同作用
同时存在的高压系统和低土壤湿度极端事件（GS事件）解释了中纬度地区39%的热浪协同发生现象。
3. 讨论
全球变暖的主导作用
人为气候变暖显著增强了热浪事件的空间协同效应，特别是在热带地区，这与地表温度在变暖趋势下表现出的空间一致性相一致。
在去除长期变暖趋势后，热浪事件的协同效应显著减弱，表明变暖趋势是其主要驱动力。
高压系统的关键作用
中纬度地区热浪事件的空间协同效应与反气旋的时空模式密切相关，这种现象可以通过罗斯贝波的遥相关机制进一步解释。
土壤湿度的次要作用
土壤湿度反馈机制主要增强了局地热浪强度，对跨区域的热浪协同效应影响较小，但在与高压系统协同作用时可能放大热浪事件的强度和范围。
4. 方法
数据来源
使用ERA5再分析数据，包括地表温度、中层高度场（500hPa位势高度）和土壤湿度（0-100cm），时间跨度为1950年至2023年。
统计框架
基于统计框架计算热浪事件在不同网格点和区域之间的协同概率，使用概率乘积因子（PMF）量化协同强度。
驱动机制分解
通过去除长期温度趋势评估全球变暖的影响。
使用高压和低土壤湿度极端事件的联合概率分析其对热浪协同效应的贡献。
5.重要图表
图1. 北半球并发热浪事件增多
图2. 基于ERA5再分析数据的暖季空间共发高温极端事件的全球模式
图3. 与极端高压和低土壤湿度相关的热极端现象
图4. 同期高压和低土壤湿度对暖季同时发生的热极端事件的影响
英文Summary
Summer heat extremes increasingly co-occur worldwide, posing disastrous impacts on our society and the environment. However, the spatial pattern and underlying mechanisms of concurrent heat extremes remain unclear. We used a statistical framework to estimate the spatial concurrence strength of heat extremes in the Northern Hemisphere and identified their relationships to global warming, atmospheric circulation, and land-atmosphere feedbacks. Concurrent heat extremes over different regions have significantly increased in the Northern Hemisphere from 1950 to 2023. Moreover, heat extremes show strong spatial concurrence strength, and the driving factors vary geographically. Global warming is responsible for long-term increases in the frequency and strength of concurrent heat extremes, with most pronounced impact in tropical regions. In the absence of warming trends, the temporal and spatial variations in concurrent heat extremes are mainly caused by simultaneous high atmospheric pressure controlled by large-scale circulations, particularly in mid-latitude regions. While low soil moisture enhances regional heat extremes through land-atmosphere feedbacks, it plays a minor role in driving concurrent heat extremes alone but can contribute in combination with high-pressure anomalies. Given the ever-increasing risks of heat extremes, our study underscores the importance of identifying the mechanisms of spatially concurrent heat extremes to improve prediction and mitigation of widespread heatwaves and their adverse impacts on socio-economic sustainability and human well-being.
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