今年热浪为何如此狂野？

根据世界气象组织（WMO）和世界卫生组织的说法，热浪和极端高温的出现频率正变得越来越高，并将在未来成为常态，我们还会看到更骇人的极端天气。它们除了严重影响人类健康，还会损害农业生产，导致缺水，威胁人类的生存。

今年7月初，德国学者于Nature子刊发文称：

欧洲已成为热浪的“热点地区”，过去42年间，欧洲热浪频率的增加速度是美国和加拿大等北半球中纬度地区的3～4倍。

这在很大程度上与欧亚大陆上空“双急流”出现频率和持续时间增加有关;西欧地区气温变化的35%可归因于“双急流”。

急流指的是大气中的一股又强又窄的气流带，中心最大风速达每秒30米以上，是大气环流的一个重要特征。在某些因素影响下，欧洲大陆上空的急流有时被一分为二，形成双急流，从而助推极端高温产生。

由于纬度原因，印度、孟加拉国、巴基斯坦等南亚国家在3月份就开启了炎热夏季;进入四五月后，这些地区更是体验到地狱级高温。印度经历了有记录以来最热的3月，122年以来最热的4月，以及近50℃的炙烤体验。巴基斯坦的4月为61年来最热，同时也有50℃高温出现。

据报道，热浪还带来了严重的连锁反应。高温使得当地居民对电力的需求激增，进而导致电网不堪重负：2/3的印度家庭停电，巴基斯坦的停电时间长达12小时。没了电，许多家庭也就断了水。炎热天气还提高了灰尘和臭氧水平，导致该地区主要城市的空气污染激增。此外，山地冰川因热浪影响而更快融化，引发了巴基斯坦的山洪暴发。

什么是热浪热浪怎么来

热浪其实是一个因地制宜的相对概念。

通常来说，如果某地持续了3天及以上的高温日，我们就可以判定该地经历了热浪，再根据持续时间长短来划定热浪强度。那么这个高温日是怎么定义的呢？

中国气象局将日最高气温≥35 ℃作为判定高温日的阈值，同时规定各省区市可以根据本地天气气候特征自定阈值。

IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）的标准则基于过往数十年的历史气温数据，以第90百分位数作为高温日阈值——如果某地某日最高气温超过该地同期历史记录的第90百分位数，也就是比90%的历史数据都高，该日即为高温日。

一般来说，3～5个连续高温日为弱高温热浪，5～7天属于中强热浪，7天以上就是强热浪了。

热浪的直接推手是反气旋。

顾名思义，反气旋就是逆向的气旋/旋风。气旋英文叫cyclone，反气旋则为anticyclone;前者的特点是气压中心低，四周高，近地面处气流由四周向中心辐合，中心气流向上升;后者则刚好相反，中心气压高，气流从上方向地面沉降，近地面处气流向四周辐散。因此反气旋也被称为高压系统（high-pressure system）。

反气旋分为暖性和冷性两种，我们常在天气预报里听到的“副热带高压”指的就是暖性反气旋;而之所以叫副热带，是因为它们通常活跃于南、北半球副热带地区（南北纬20°～35°）。

反气旋的高压中心就像一个热穹顶，一个高压锅盖，下沉的空气不断压缩，捕获原先已被环境吸收的潜热，而且常常会变得很干燥。那些比较凉爽、快速移动的气流被高压中心向外推散，甚至连云层都被挤了出去——这就导致干旱少雨，同时阳光毫无阻挡地直射地面。

地面的土壤、沙砾、混凝土和沥青等，接受阳光的高强度烘烤，在夏季的漫长白昼和短暂夜晚中迅速积热升温。

热浪在干旱地区，以及易形成高压系统的高海拔地区尤其常见。水分蒸发是冷却环境的一个途径，但干旱地区的地下、水道以及植被等含水量稀少，除了空气，拿不出什么来吸收热量。

威斯康星大学麦迪逊分校的大气科学教授乔纳森·马丁（Jonathan Martin）表示：“这些热浪会自我巩固。环境干燥导致温度更高，温度更高导致反气旋更强，反气旋更强导致云层更少，降水更少，环境更干燥，入射阳光对地面的加热效果更好。”

湿球温度和热岛效应

热浪能与干旱相互助攻，也会和潮湿协同发力。

根据气候专家的说法，空气每升温1摄氏度，就可多吸收7%的水分，而增加的水蒸气又可间接加剧温室效应，带来更大升温。

在环境潮湿的低纬度地区，例如波斯湾和南亚各国，高温往往会增加空气湿度，让当地居民获得湿热加倍的蒸笼体验，以及更大的健康风险。

如果空气过于湿热，汗水将更难以蒸发，人体更难冷却，中暑风险就更高了。

这里介绍一个关键的热力学概念，湿球温度（wet-bulb temperature）。

要测量湿球温度，需将温度計置于相对湿度达到100%的环境中（用湿布包裹温度计），由于相对湿度百分百意味着水蒸气无法再蒸发吸热，因此这种环境里测出来的温度代表了一个降温极限——你想通过蒸发实现降温，降到最低就是湿球温度值，不能再低了。

人类所能承受的最高湿球温度为35℃，若超过此阈值，人体将失去调节自身温度的能力，仅能存活数小时。

热浪通常持续约5天，但若被高压系统被阻塞，则可能持续更长时间。高压系统最终会减弱，让较冷的空气和降水进入，从而结束热浪。然而，随着温暖季节继续，将有更多高压系统开启热浪。

此外，城市地区因道路、停车场和建筑物等覆盖了自然景观，相比周围环境能吸收更多热量，温度更高，产生城市热岛效应，加剧热浪对城市居民的压迫。

气候变化如何加剧热浪

近年来，科学家们一直尝试通过模型和实验揭示温室气体—气候变暖—极端天气之间的关联。这方面的努力属于气候学的一个分支——气候归因科学。

过往一系列研究似乎都告诉我们，气候变暖正加快极端高温的脚步：

通常来说，如果某地持续了3 天及以上的高温日，我们就可以判定该地经历了热浪。

2019年的一项研究发现，气候变暖使欧洲发生特大热浪的可能性增至不变暖情况下的5倍。

2020年，科学家发现海洋中出现热浪的可能性相较工业化前时期增加了20倍以上，西伯利亚地区出现持续高温的可能性增加了至少600倍。

近期，世界天气归因组织得出结论——气候变化使印度和巴基斯坦于3—5月发生致命热浪的可能性增加了30倍……

根据气候学家的说法，大量化石燃料燃烧产生大量温室气体，温室效应将全球平均气温推高，极端高温也跟着上去了，热浪变得更长、更强烈、更频繁。

此外，变暖影响因纬度而异。较寒冷地区比接近赤道地区升温更快，极地地区的变暖速度达到了全球均速的3倍，因此北极的热浪强度更大。

人类与极端高温的34年

一项针对全球13115个城市的研究发现，自20世纪80年代以来，这些城市的居民们面对极端湿热环境的频率增加了2倍。

作者团队结合红外卫星图像以及数千个地面仪器的读数，确定了1983年至2016年间，这1.3万多个城市的每日最高温度和最大湿度，并将其换算为每日湿球温度。

他們对极端高温的定义是湿球温度达到30℃——效果相当于干球温度41℃——在此温度下，即便最健康的人士也会对户外活动力不从心，不健康者可能重病甚至丧生。

分析结果显示，城市居民的极端高温暴露频率从1983年的每年400亿次（1次=1人×1天），增长至2016年的每年1190亿次;有17亿人曾连续多日遭遇极端高温。

从全球平均水平看，这一增长有2/3要归因于城市人口增加，剩下的1/3由气候变暖负责，但不同地区和城市之间的差异很大。

增长最多的城市集中于低纬度，尤其是南亚地区，其中印度占据了总增长的半壁江山，孟加拉国紧随其后;孟加拉国首都达卡、印度的德里和加尔各答是增量最大的3座城市。

达卡在这34年间增加了5.75亿次的极端高温暴露，其中80%来自人口增长。这座“清真寺之城”发展迅猛，如今已是南亚主要城市之一，其人口也从1983年的400万膨胀至现在的2200万。

与达卡类似的人口主导增长的城市，还包括泰国曼谷、缅甸仰光、阿联酋迪拜、中国的上海和广州等。当然，人口主导并不意味着这些地区没有发生显著气候变暖。

相比之下，欧洲城市人口稳定，故其高温暴露的增长几乎完全由气候变暖推动。

此项研究并非学术界对全球城市过热危险的首次实录。在2020年，就有科学团队发现，超出户外人类生存极限的热—湿环境，即湿球温度超过35℃，实际上已经在世界各地短暂出现。

◎来源| 公众号 世界科学