Regional thermodynamic constraints on nighttime temperatures during heatwaves: heat retention under humid conditions and stronger cooling under dry conditions
这项研究表明，尽管严重的热浪一致地升高了欧洲、东亚、澳大利亚和南美洲南部的夜间温度，但其潜在的热力学驱动因素在不同地区存在差异，即潮湿条件促进了欧洲和东亚的热量保持，而干燥条件则促进了澳大利亚和南美洲南部更强的降温作用。
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当热浪袭来，烈日灼灼时，空气因热量而变得厚重，但故事并不会随着太阳落山而结束。几十年来，科学家们已经了解到，热浪的严重程度不仅取决于白天的温度有多高，还在于夜晚的温度下降了多少。这种缺乏降温的现象通常被称为“暖夜”，它是危险的，因为它阻碍了人体和自然界从白天的压力中恢复。空气保持热量的能力在很大程度上取决于其含水量。在空气潮湿的地方，水蒸气就像一床毯子，捕捉着从地面辐射出的热量，使夜晚保持温暖。在干燥的地方，这层毯子很薄或几乎不存在，使得热量能够迅速逃逸到太空中，这通常会导致温度大幅下降。然而，这个简单的经验法则是否适用于世界各地，或者不同地区经历这些热夜的原因是否完全不同，此前仍不明确。
龙洞大学的唐树林（Shulin Tang）开展的一项新研究通过调查欧洲、东亚、澳大利亚和南美洲南部四个不同地区的严重热浪，正是为了探讨这个问题。研究人员分析了从1985年到2024年数十年的每日温度记录和每小时大气数据。他们专注于最剧烈的热事件，并将其与同季节内未发生热浪的类似时期进行对比。他们的目标是观察是否相同的物理过程在所有四个地方都导致了暖夜，还是大气根据当地气候表现出了不同的行为。研究结果揭示了一个令人惊讶的分歧：虽然这四个地区在遭受严重热浪期间都经历了更温暖的夜晚，但导致这种温暖的底层原因却完全不同。
这项研究证实，在研究范围内的所有地区，剧烈的白天热浪确实都伴随着更温暖的夜晚。在热浪开始后的几天内，所有四个地区的夜间平均最低温度都显著上升，且经历异常暖夜的陆地面积也在扩大。然而，当研究人员深入挖掘寻找驱动这些变化的特定大气条件时，情况发生了分化。在欧洲和东亚，暖夜与热浪开始时的极高湿度水平有关。当空气潮湿时，它会导致更强的向下长波辐射，即大气将热量传回地面的过程，从而有效地将其捕捉住。这种水分起到了一种蓄热盾牌的作用，使夜晚在数日内保持温暖。
与此形成鲜明对比的是，澳大利亚和南美洲南部的故事则截然相反。在这些较干燥的地区，暖夜并非由水分捕捉热量引起的。相反，研究人员发现，大气干燥程度更高（以空气对水的渴求度来衡量）实际上与夜间更强的冷却作用相关联。在这些地区，干燥的空气使热量能更有效地逃逸，导致温度更迅速地下降。这意味着，虽然从远处看结果相同——即热天之后紧随暖夜——但当地的物理机制却在反向运作。潮湿地区保留了热量，而干燥地区经历的是一种通常促进冷却的机制，然而整体热浪背景仍然导致了比往常更温暖的夜晚。
研究人员对这些联系进行了严格测试，检查热浪开始时的条件是否能预测几天后的温度。他们发现，在欧洲和东亚，高初始露点（衡量空气中水分多少的指标）成功预测了四到五天后的更高最低温度。即使在考虑了前一天晚上的温度后，这一结论依然成立。然而，这种水分信号并不能预测有多少陆地面积会跨越“暖夜”的阈值，这表明虽然空气保持了温暖，但热量的具体地理分布却有所不同。在南部地区，高干燥度预示着较低的最低温度和较小的暖夜面积，证实了干燥条件正在驱动一种不同的热响应。
这项工作挑战了关于热浪在夜间如何表现存在单一全球规则的观点。它表明，虽然结果是一样的——即更热的夜晚——但实现这一结果的路径完全取决于当地空气是潮湿还是干燥。在北方，热量被水分紧紧锁住；在南方，干燥的空气允许热量逃逸，但整体热浪条件仍然使夜晚比平时更温暖。该研究并未声称找到了所有暖夜的普遍原因，而是描绘出了两种截然不同的区域约束。通过区分这些机制，这项研究为不断变化的气候如何改变全球每日热量与冷却的节奏，提供了更清晰、更准确的图景。
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