香港理工大学土地测量与地理资讯学系的
王硕
课题组近期研究发现，全球88%的沿海地区正面临同时发生的热浪和极端海平面的威胁。随着气候变化的加剧，这种复合事件的风险预计将进一步上升。这项研究成果对于决策者为沿海社区在气候变化背景下制定热浪和极端海平面复合极端灾害的风险管理战略具有极其重要的意义。
研究成果以“The risk of concurrent heatwaves and extreme sea levels along the global coastline is increasing”为题，于北京时间2024年4月11日23时在线发表于
communications earth & environment
。
香港理工大学土地测量与地理资讯学系2021级博士生
周茉
为论文第一作者，香港理工大学土地测量与地理资讯学系
王硕
副教授为通讯作者。
沿海地区是气候变化的前沿阵地。过往研究表明，频发的热浪在气候变化的影响下已经并将继续给沿海地区带来严重威胁。同时，沿海社区还不得不定期应对风暴潮和天文潮引发的极端海平面事件。一旦海水位超出防洪系统的应对能力，极端海平面便可能引发沿海洪水，对沿海社区的生命安全和财产安全构成威胁。而全球人口和经济活动向低洼沿海区域的集中趋势，将进一步放大这些风险的潜在影响。
当热浪和极端海平面在同一地点同时发生时，会形成一种新型的复合灾害事件，即热浪与极端海平面复合事件，其造成的破坏往往超过两种灾害单独发生时的影响之和。这种复合事件在炎热的夏天可能导致意料之外的洪水和溺水风险，对沿海居民和沙滩游客构成威胁。此外，热浪和极端海平面作为两种不同类型的气候灾害，当它们同时发生时，可能会严重超出受影响沿海社区的调节和应对能力。鉴于热浪和极端海平面的强度与频率将进一步增加，以及城市化进程中沿海人口的快速增长，从全球角度对这类复合事件进行全面评估变得迫在眉睫。
尽管如此，目前仍未见对于热浪和极端海平面复合事件的全面研究，其背后的物理机制也尚未明确。因此，该课题组使用欧洲中期天气预报中心第五代全球大气再分析数据集（ERA5）和第六次国际耦合模式比较计划数据集（CMIP6），深入评估了全球范围内发生的热浪和极端海平面复合事件的历史特征和未来变化，阐明了与热浪和极端海平面复合事件相关联的大气环流变化特征，量化了热浪和极端海平面复合事件发生的可能性与温度之间的关系。
这项研究首次全面地揭示了热浪和极端海平面复合事件的演变特征，不仅有助于更深入地了解这类新型的复合极端事件，而且为建立适应措施和早期预警系统提供了宝贵的见解，对于缓解这类复合极端事件可能带来的负面影响具有重要意义。
（1）在最近20年中，全球约40%的沿海地区的热浪和极端海平面复合事件风险显著上升，而位于低纬度的热带地区首当其冲。
具体而言，近20年来（1998–2017），热浪和极端海平面复合事件发生的天数较过去20年（1979–1998）平均每年增加了4天。尽管热带地区的海岸线仅占全球总面积的47%，但却不成比例地遭受了70%的热浪和极端海平面复合事件的冲击。特别是东南亚、太平洋岛屿和中美洲等中低收入国家的沿海地区，面临着最为严峻的复合灾害风险（图1）。
图1 (a–b)1979–2017年热浪和极端海平面复合事件发生总天数的全球分布和纬度分布。（c–d）热浪和极端海平面复合事件最近20年的增长天数
（2）热浪和极端海平面复合事件的发生与反气旋环流的减弱以及伴随而来的低压系统有关。
低压系统引发的极端海平面上升通常与热带气旋及其他强烈对流天气系统紧密相关。以往的研究已经指出，在热带气旋形成之前，往往会出现异常高温和湿润的环境条件，这是因为热带气旋能够影响大气环流，引发气旋外围的异常下沉气流，进而触发热浪的产生。因此，持续的热浪与即将到来的极端海平面事件之间可能存在时间上的重叠（图2），这种现象为热浪和极端海平面复合事件之间提供了内在的联系机制。
图2 热浪和极端海平面复合事件发生期间的大气环流状况
（3）温度的上升显著地提升了热浪和极端海平面复合事件发生的可能性。
具体而言，当热浪强度每增加1%，复合事件发生的可能性将上升2%（图3）。在高排放情景下，2025–2049年全球沿海地区发生热浪和极端海平面复合事件的可能性将增加五倍，每年发生复合事件的天数也将从7天增加到38天（图4）。
图3 热浪和极端海平面复合事件发生的可能性与热浪强度的相关性
图4 高排放情景下2025−2049年热浪和极端海平面复合事件发生的天数和可能性
该研究获得香港环境及自然保育基金(P0038498)和香港理工大学 (P0036639, P0039238)资助。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s43247-024-01274-1
