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土壤湿度-大气耦合对干湿热浪的差异化影响及其机理

土壤湿度-大气耦合,干湿热浪,气候变化

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.19 极端天气过程的触发维持机理与次季节预测技术

土壤湿度-大气反馈（SAF）作为陆-气相互作用的核心过程，已被广泛认可为温度极端事件的重要局地增强因子。然而，以往研究多聚焦于仅由温度异常定义的干热浪，而对同时涉及温度与湿度异常的湿热浪关注不足。由于高湿环境会严重干扰人体热调节机能，湿热浪对人体健康的威胁更为严峻，导致的热相关死亡率显著上升。系统厘清SAF对两类热浪的差异化影响及其物理机制，具有重要的科学意义与紧迫的现实需求。

本研究基于第六次耦合模式比较计划（CMIP6）中土壤湿度扰动试验数据，结合偏微分分析方法，系统评估了1985—2014年期间SAF对全球干热浪与湿热浪的调控作用及其空间分异规律。研究发现，SAF对干热浪呈现全球一致性的增强效应，显著加剧其发生频次与强度。与之形成鲜明对比的是，SAF对湿热浪的影响呈现显著的纬度依赖性：在中低纬度地区（约20°S—60°N），SAF使湿热浪的年均持续时间和强度分别降低10—20天和15—20K，相对于其他强迫因子的贡献率可达10%—40%；而在高纬度地区（60°-90°N），SAF则使湿热浪的持续时间和强度增加5—10天和15—20K，贡献率达10%—50%。机理分析表明，SAF通过同时影响干球温度与相对湿度对湿球温度产生竞争性调控。在中低纬度强耦合区，SAF引发的蒸发抑制导致近地面水汽显著减少，相对湿度下降的冷却效应超过干球温度上升的增温效应，从而降低湿球温度均值，抑制湿热浪发生。而在高纬度能量限制区，SAF增温效应占主导，且增温可部分促进蒸发补充水汽，最终导致湿球温度上升，加剧湿热浪。本研究首次从全球尺度揭示了SAF对干、湿热浪的差异化调控机制，深化了对陆-气耦合在极端热事件中双重作用的认识，为不同纬度带制定差异化的热浪适应策略提供了科学依据。