On the present and future changes in heatwave characteristics over the UK using RegCM4

夏日的阳光历来是生命与休闲的源泉，但在近几十年中，它也成为了日益增长的危险源。随着人类活动导致全球变暖，热量不仅变得更加炎热，而且持续时间更长、出现频率更高，并蔓延到了曾经凉爽的地区。这种转变正将短暂的高温期转变为被称为“热浪”的危险事件。这些不仅仅是炎热的天气，而是空气保持异常温暖的持续时段，通常由高压系统阻挡了常规的凉爽风和云层，从而将热量困住。当这种热量与高湿度结合时，人体难以进行自我降温，从而导致严重的健康风险。了解这些事件在未来几十年将如何变化，对于保护社区、基础设施和公共卫生至关重要。

来自圣安德鲁斯大学、赫特福德大学和鲁尔卡拉国立理工学院的研究团队对英国未来的热浪进行了深入研究。他们不仅想知道这个国家是否会变得更热，还想确切了解这些极端高温事件的性质将发生怎样的变化。为此，他们使用了强大的计算机模拟技术。首先，他们运行了一个全球气候模型（该模型观察整个地球），以观察其在多大程度上能重现过去的热浪。他们发现，虽然这个全球模型捕捉到了总体模式，但忽略了一些精细的细节，特别是在地形复杂的丘陵地区，如苏格兰高地和威尔士内陆，该模型倾向于预测过高的温度。为了解决这个问题，研究小组使用了一种称为“动力降尺度”的技术。想象一下，将一张宽泛的低分辨率地图放大，直到能看到每一条街道和山丘；这正是他们的第二个模型 RegCM4 所做的。它提取了宽泛的全球数据并对其进行精细化处理，从而为英国的气候创造了一个更清晰、更详细的图像，修正了大型模型的误差，并为即将到来的景象提供了更清晰的视野。

随后，研究人员将这些状况投影到两个未来的时间段：近期（2030 年至 2060 年）和远期（2070 年至 2100 年）。他们对比了人类可能采取的两种不同路径。其中一条路径名为 SSP2，代表社会在减少排放和适应变化方面做出适度努力的世界；另一条路径为 SSP5，代表社会继续严重依赖化石燃料且在遏制排放方面几乎不作努力的世界。模拟结果显示，虽然这两条路径在近期看起来有些相似，但到本世纪末它们会发生剧烈分歧。在适度路径下，该国将面临更多的热量，但在高排放路径下，这种增长是剧烈的。到本世纪最后的几十年，英国最常见的夏季温度预计将从历史平均的 1 摄氏度上升到适度情景下的 17.5 摄氏度，以及高排放情景下灼热的 19 摄氏度。

这种变暖的影响在全国范围内分布并不均匀。模拟显示，英国南部地区，特别是伦敦及其周边地区，将面临最剧烈的热压力。这很可能是由于“城市热岛”效应造成的，即混凝土和沥青吸收并保留热量，使得城市明显比周围乡村更热。在这些南部地区，热指数（一种结合了温度和湿度以显示人体实际感受到的热度的指标）预计到本世纪末，在高温排放情景下，伦敦部分地区的数值将超过 29 摄氏度。这种热压力对人类健康构成了严重威胁，尤其是在长时间暴露的情况下。即使是目前夏季凉爽的北部地区，也将看到显著的变化，尽管其强度将低于南部。

这项研究中最令人震惊的发现涉及这些热事件的频率和持续时间。研究表明，在高排放路径下，英国每个夏天经历的热浪数量会大幅增加。在近期，在高排放情景下，大约 33% 的国土面积可能会在单个夏天经历五次热浪，到本世纪末这一数字将上升到 36%。相比之下，在适度情景下，该国更有可能每夏天经历三次热浪，覆盖约 21% 到 22% 的土地。此外，夜晚也变得越来越热。研究人员追踪了“热带夜晚”，定义为气温不低于 20 摄氏度的夜晚。这些夜晚正变得更加频繁和普遍，这意味着人体在白天的热量之后，恢复的时间变少了。在东南部，热带夜晚可能会成为常态，到本世纪末，某些地区每年可能会经历多达 15 个这样的夜晚。

研究还探讨了这些事件背后的大气机制，特别是困住热空气的高压系统。模拟表明，在高排放情况下，这些系统的行为会发生转变。虽然具有此类阻塞系统的总天数可能会略有减少，但一旦形成，它们持续的时间会长得多。平均而言，一个建立起来的热量拦截系统比现在能多持续约 21% 的时间。与此同时，完全没有此类阻塞事件的夏季也变得更加普遍，这表明出现了一种新的天气模式：热事件在数量上可能较少，但一旦发生，就会变得更加持久且强烈。

这些模拟传达出的明确信息是，英国未来的热量状况并非固定不变，它取决于今日所做的选择。适度变暖与极端变暖之间的差异是巨大的，且这种差距在 2060 年后会显著扩大。研究表明，近期减少温室气体排放可以实质性地限制热浪的加剧以及相关的健康风险。如果不采取行动，该国将面临一个热量不再仅仅是偶尔的烦恼，而是成为一种频繁、广泛且持久的现实，挑战着人类安全与基础设施的极限。