北京為何連續(xù)出現(xiàn)40℃極端高溫？

2023年6月的高溫注定會(huì)載入北京的極端氣候歷史，本月北京南郊觀象臺(tái)6月份高溫日數(shù)（最高溫達(dá)到或者超過35℃）達(dá)到15天，超過了2000、2018和2020年的12天。高溫預(yù)警已經(jīng)成為本月常態(tài)，6月份，北京市氣象局發(fā)布一次高溫藍(lán)色預(yù)警、七次高溫黃色預(yù)警、三次高溫橙色預(yù)警和一次高溫紅色預(yù)警，其中在6月22、23和24日，北京南郊觀象臺(tái)溫度分別達(dá)到41.1℃、40.3℃和40.0℃，連續(xù)三天最高溫度突破40℃，也創(chuàng)下北京現(xiàn)代氣象觀測史上首次連續(xù)三天40℃的極端高溫新紀(jì)錄。

高溫對所有國家一視同仁，6月中下旬，美國多州出現(xiàn)電力緊張，導(dǎo)致大面積停電。其中，密西西比州的杰克遜市已有將近100個(gè)小時(shí)沒有電力供應(yīng)。此外，由于加拿大山火肆虐，美國中西部和東部地區(qū)大片地區(qū)還處于嚴(yán)重的空氣污染之中。其中6月21日，墨西哥新拉雷多連續(xù)三天最高溫度超過45°C，蒙克洛瓦連續(xù)三天最高溫超過46°C；巴基斯坦諾昆迪最高溫達(dá)到49℃；伊朗扎博勒最高溫達(dá)到50.8℃，成為當(dāng)天全球之最。

配圖來自圖蟲網(wǎng)

極端高溫只是全球極端天氣災(zāi)害的冰山一角，全球變暖帶來的“災(zāi)害套餐”里還有暴雨、洪澇、干旱、山火、更強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、海洋酸化、海平面上升等等。6月以來，海地暴雨成災(zāi)導(dǎo)致至少42人死亡，約1.9萬人流離失所；厄瓜多爾的埃斯梅拉達(dá)斯省12小時(shí)內(nèi)下了當(dāng)?shù)仄匠Ｒ粋€(gè)月的降水量，導(dǎo)致洪水泛濫，數(shù)萬人受影響；加拿大野火蔓延，過火面積超過7.7萬平方千米；氣旋風(fēng)暴“比爾喬伊”在印度海岸登陸，導(dǎo)致2死23傷；俄羅斯北奧塞梯-阿蘭共和國首府弗拉季高加索因暴雨宣布進(jìn)入緊急狀態(tài)。

我們?yōu)槭裁春V定極端天氣和全球變暖密不可分呢，這是因?yàn)樵谶^去數(shù)十年里，氣候領(lǐng)域發(fā)展了較為成熟的極端天氣檢測與歸因分析方法。其思路并不復(fù)雜，假如擲普通的骰子，得到最大值6的概率是六分之一，如果你某次擲出6，可以將其歸為隨機(jī)的運(yùn)氣，但是如果擲很多次，出現(xiàn)6的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于六分之一，這時(shí)候就不能將其歸因?yàn)檫\(yùn)氣，很有可能是骰子本身被做過手腳。極端天氣也一樣，對有全球變暖和沒有全球變暖分別進(jìn)行模擬，如果有全球變暖的模擬中，出現(xiàn)某種極端天氣的概率大大提高，就不能將其歸因于隨機(jī)性（非線性）的天氣過程，而是全球日益變暖改變了這種極端天氣出現(xiàn)的概率。

2004年，英國氣象局哈德萊（Hadley）中心Peter Stott等人在Nature上發(fā)表文章(Stott et al., 2004)，對2003年歐洲極端高溫天氣進(jìn)行歸因分析，這次極端高溫天氣在歐洲導(dǎo)致7萬多人死亡。他們的分析指出，由于全球變暖，2003年這樣的極端高溫天氣出現(xiàn)的可能性翻番，因此，極端高溫天氣的“骰子”已經(jīng)被全球變暖所改變，當(dāng)出現(xiàn)這樣的極端高溫天氣時(shí)，就不能看做是純粹的隨機(jī)天氣過程所產(chǎn)生。

過去幾年，國際天氣歸因小組（WWA）對全球極端干旱、高溫、暴雨、寒潮和風(fēng)暴進(jìn)行了歸因分析，發(fā)現(xiàn)全球各種極端天氣幾乎都能找到全球變暖的影子，例如2022年8月，倫敦最高溫度超過40℃，2021年6月底，加拿大力頓（Lytton）最高溫度達(dá)到49.6℃，分析表明，在沒有全球變暖的時(shí)候，這樣的事件幾乎不可能發(fā)生(Philip et al., 2022; Zachariah et al., 2022)。2022年3月，南亞印度和巴基斯坦的極端高溫破122年的歷史紀(jì)錄，模擬分析表明，氣候變化讓這樣的事件發(fā)生概率增加了30倍。如果還是用擲“骰子”來做比喻天氣過程，極端高溫的這一面已經(jīng)被全球變暖深度改造了。

根據(jù)中科院大氣所對2021年河南鄭州“720”特大暴雨的歸因分析，氣候變暖和變濕使得河南暴雨的發(fā)生概率翻番，降雨強(qiáng)度增加了大約7.5%，不要小看這7.5%，這可能就是導(dǎo)致最嚴(yán)重災(zāi)難的那多余的降水。而到本世紀(jì)末，如果按照中等排放情形來估計(jì)，降水強(qiáng)度相比近期還會(huì)再增加21.9%，概率再增加4倍，鄭州暴雨這樣的極端暴雨也是一個(gè)被全球變暖深度改造過的“骰子”。

之所以各種極端天氣頻發(fā)，是因?yàn)楫?dāng)全球溫度升高時(shí)，更多的熱量進(jìn)入到氣候系統(tǒng)，尤其是大氣中能容納更多的水汽，因此當(dāng)發(fā)生降雨時(shí)，因?yàn)樗?，容易?dǎo)致暴雨和洪澇發(fā)生，而對于干旱地區(qū)，空氣更加不容易達(dá)到飽和，所以干旱會(huì)變得更加嚴(yán)重，這就是全球變暖帶來的“濕變濕，干變更干”的效應(yīng)(Held & Soden, 2006)。另外，水汽凝結(jié)過程中釋放更多的潛熱，這會(huì)使風(fēng)暴變得更強(qiáng)，導(dǎo)致颮線、下?lián)舯┝?、冰雹、龍卷等?qiáng)對流天氣更嚴(yán)重。根據(jù)聯(lián)合國防災(zāi)減災(zāi)署《災(zāi)害造成的人類損失2000-2019》報(bào)告，過去20年，極端高溫事件大幅度增加了232%，洪澇災(zāi)害增加134%、風(fēng)暴增加97%，山火燃燒增加46%，干旱事件增加29%，我們已經(jīng)全面進(jìn)入災(zāi)害頻發(fā)的新階段。

隨著北半球夏季的到來，極端高溫肆虐將成為常態(tài)，世界氣象組織呼吁各國早預(yù)警、早行動(dòng)。對于各級(jí)政府和管理部門而言，除了提供天氣預(yù)警和預(yù)報(bào)，還需要多關(guān)注弱勢人群、戶外和高溫天氣勞動(dòng)者的權(quán)益，提供公共的避熱中心，尤其是在高溫橙色和紅色預(yù)警期間，開放公共活動(dòng)中心、政府部門、圖書館等，使得戶外工作者能避開正中午最酷熱的天氣。對于公眾而言，則需要關(guān)注各種預(yù)報(bào)和預(yù)警信息，并及時(shí)更新最新預(yù)報(bào)和預(yù)警，從而減少中暑風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)
Held, I.M., Soden, B.J. 2006. Robust responses of the hydrological cycle to global warming. Journal of Climate, 19(21), 5686–5699.
Philip, S.Y., Kew, S.F., van Oldenborgh, G.J., Anslow, F.S., Seneviratne, S.I., Vautard, R., Coumou, D., Ebi, K.L., Arrighi, J., Singh, R., van Aalst, M., Pereira Marghidan, C., Wehner, M., Yang, W., Li, S., Schumacher, D.L., Hauser, M., Bonnet, R., Luu, L.N., Lehner, F., Gillett, N., Tradowsky, J.S., Vecchi, G.A., Rodell, C., Stull, R.B., Howard, R., Otto, F.E.L. 2022. Rapid attribution analysis of the extraordinary heat wave on the Pacific coast of the US and Canada in June 2021. Earth Syst. Dynam., 13(4), 1689-1713.
Stott, P.A., Stone, D.A., Allen, M.R. 2004. Human contribution to the European heatwave of 2003. Nature, 432, 610-614.
Zachariah, M., Vautard, R., Schumacher, D.L., Vahlberg, M., Heinrich, D., Raju, E., Thalheimer, L., Arrighi, J., Singh, R., Li, S., Sun, J., Vecchi, G., Yang, W., Seneviratne, S.I., Tett, S.F.B., Harrington, L.J., Wolski, P., Lott, F.C., McCarthy, M., Tradowsky, J.S., Otto, F.E.L. 2022. Without human-caused climate change temperatures of 40oC in the UK would have been extremely unlikely.

本文為科普中國·星空計(jì)劃扶持作品
作者：魏科
審核：成里京（中國科學(xué)院大氣物理研究所副研究員）
出品：中國科協(xié)科普部
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