一项研究为2021年北美西部创纪录的热浪提供了新见解

2021年 6 月底和 7 月初袭击北美西部的热浪不仅仅是任何仲夏事件。在九天的时间里，从不列颠哥伦比亚省到华盛顿和俄勒冈州以及更远的地方，它超过了该时期的平均区域温度 10 摄氏度(18 华氏度)，并且在某些地区的几天内，超过了惊人的 30 摄氏度或 54 华氏度。许多新的日常记录，它为整个加拿大设定了新的国家基准，在不列颠哥伦比亚省利顿的 121.3 F。第二天，整个城镇在一场无法控制的野火中被烧毁——这是由炎热干燥的天气引发的众多火灾之一。在整个地区，至少有 1,400 人死于高温相关原因。

几周之内，科学家们将事件的严重性归咎于气候变化。现在，《自然气候变化》杂志上的一项新研究证实了这一结论，并首次全面阐明了多种机制——一些与气候密切相关，另一些则更多地属于灾难性巧合——他们说这些机制导致了令人费解的气候变化温度。

“它是如此极端，很容易贴上'黑天鹅'事件的标签，这是一个无法预测的事件，”主要作者，博士Samuel Bartusek说。哥伦比亚气候学校Lamont-Doherty 地球观测站的学生。“但在完全不可预测的、似是而非的和完全预期的之间存在着难以归类的界限。我更愿意称之为灰天鹅。”

该研究将 1950 年代开始的气候数据与热浪前几周和热浪期间的每日天气观测数据结合起来，形成一幅亲密的肖像。一个核心结论：如果没有人为引起的变暖，这样的事件几乎是不可能发生的。这在 1950 年代是不可能的，但从那时起大气变暖已经将指针转移到一个预期的 200 年一遇的事件上——仍然很少见，但现在是可行的。研究人员预测，如果变暖以适度的速度持续，到 2050 年，这种热浪大约每 10 年就会袭击该地区。

上个世纪全球平均气温上升不到 2 华氏度。但小幅上升可能会改变大气与陆地之间的相互作用，从而导致极端温度峰值的可能性远远超过平均温度升高。归结为最简单的术语，该研究称 2021 年的大部分热浪是由整体温度升高的乘数效应引起的，包括某些地区的土壤干燥。此外，大约三分之一的热浪来自研究人员所说的“非线性”力量——有助于锁定热量的短期天气模式，而热量也可能因气候变化而放大。

他们说，一个主要的驱动因素是急流的中断，急流通常沿着或多或少的圆形路径将空气从西向东穿过北半球中纬度地区。然而，在热浪来临之前，急流停止并弯曲成巨大的波浪，有四个南北向的波峰和波谷。这些集中在每个山峰下方的高压系统;当空气接近表面时，高压会越来越多地压缩空气，这会产生热量。其中一个系统定居在北美西部，然后日复一日地呆在那里，形成了气象学家所说的“热穹顶”。

一些科学家认为，由于人为引起的变暖，大型急流波正变得越来越频繁和极端。他们说，急流通常在寒冷的极地空气和温暖的南方空气之间形成边界，但最近北极的异常变暖正在打破温差，破坏系统的稳定。这个想法仍在争论中。也就是说，这项新研究的部分基础是由共同作者Kai Kornhuber奠定的，他在 2019 年发表了一项研究如果它们同时袭击多个主要农业区，则将这些曲折确定为对世界粮食安全的威胁。2021 年，与曲流相关的同时发生的主要热浪不仅袭击了北美，还袭击了斯堪的纳维亚、东欧、俄罗斯西部和高加索的大部分地区;另一个在西伯利亚西北部。

北美西部的情况是迄今为止最糟糕的。作者说，一个因素是西太平洋产生的一系列较小规模的大气波。它们向东移动，并在撞击陆地时抓住了更大的急流波并将其放大。气象学家可以在大约 10 天后看到这些模式，因此可以提前准确地警告热浪。

研究人员说，一个长期的关键因素是气候驱动的干旱，近几十年来已经席卷了和加拿大西部的大部分地区，降低了许多地区的土壤湿度。在热浪期间，这意味着减少植被中的水分蒸发，而这在以前有助于抵消地表附近空气的加热。由于蒸发较少，在某些地方，地表可以更有效地加热其上方的空气。事实上，研究人员发现，在土壤最干燥的地区，热浪最为严重。

“全球变暖正在逐渐使太平洋西北地区变得更加干燥，”该研究的合著者、拉蒙特-多尔蒂教授Mingfang Ting说，将其推向一种长期状态，这种极端事件变得越来越有可能发生。

异常高温和干旱继续影响该地区。今年 10 月中旬，许多每日温度记录被打破，峰值更像是盛夏而不是中秋。其中包括 10 月 16 日西雅图的 88 度——比之前的每日记录高出整整 16 度。同一天，温哥华有记录(86);华盛顿州奥林匹亚 (85);和俄勒冈州波特兰 (86)，这是 80 年代连续第五天。炎热干燥的天气引发了如此猛烈和广泛的森林大火，以至于 10 月 20 日，烟雾导致西雅图的空气质量成为世界上所有大城市中最差的，超过了北京和德里等通常最受欢迎的城市。

Bartusek 说：“我们当然可以预期该地区和其他地区会出现更多的炎热时期，这仅仅是因为全球气温升高，以及它极大地改变了极端事件发生概率的方式。”

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