近日，一项来自南京大学大气科学学院的最新研究，为我们理解全球变暖带来的风险揭开了全新的一页。

11月21日，中国科学院院士、南京大学大气科学学院教授符淙斌团队与合作者在《自然-气候变化》在线发表重要论文，系统性地揭示、定义并深入剖析了一类新的极端天气事件——以“天气忽冷忽热”为显著特征的极端日际气温变化。

论文通讯作者符淙斌向《中国科学报》表示，“这项研究不仅革新了科学界对极端事件的认知，更为全球公共卫生与气候变化适应策略敲响了警钟。”他呼吁有关国际科学组织将它列为一类新的极端天气事件。

“忽冷忽热”背后的科学盲区

“春捂秋冻”“乱穿衣”，这些民间谚语形象地反映了人们对气温骤变的日常感受。近年来，全球范围内频繁出现的“昨日短袖、今日棉袄”式快速温度波动，已从生活谈资演变为对公共健康、生态安全和经济增长构成严重威胁的现实问题。

气温剧烈波动会引发人体应激反应，增加心血管疾病和呼吸系统疾病的发病风险；对生态系统而言，温度快速变化可能干扰物种繁殖周期与迁徙模式，破坏生态平衡；在经济领域，农业生产稳定性、能源需求波动以及基础设施耐久性均可能受到冲击。

“忽冷忽热”是日常生活中常见的一种天气现象。然而这一现象在以往极端天气气候事件研究中，却未能引起足够重视，传统气候变化研究与极端事件评估体系主要聚焦于单日温度绝对值，如极端高温日数、极端低温日数或某日最高气温是否突破历史极值。这些指标如同监测血压的“峰值”，却忽视了血压在短时间内“剧烈波动”的风险。


符淙斌院士。受访者供图

符淙斌团队敏锐察觉到，学术界对日与日之间的剧烈温度变化这一现象仍存在科学认知和风险评估空白。面对这一前沿挑战，他们决心厘清这类快速天气变化的规律、驱动力及实际影响。

据介绍，符淙斌团队的工作，正是在这一挑战下实现的多维度创新：阐述了将“极端日际气温变化”作为一类独立的、具有重要影响的极端天气事件的必要性；给出了普适、可操作的量化定义，为全球比较和研究提供了统一标尺；从地表-大气耦合过程阐明了其物理机制，将现象与根源紧密相连；量化了其对公共健康的显著风险，突破了传统上仅关注温度绝对值的认知局限。

为“忽冷忽热”确立标准

“我们注意到，学术界通用的极端气候指数中，仍缺少一个能有效衡量这种‘过山车’式温度变化的指标。”符淙斌解释道。为此，他们将相邻两日的气温差值超过历史同期（例如1981-2010年）90百分位阈值的事件，明确定义为“极端日际气温变化”。

这个定义看似简单，却极具巧思。它不依赖于一个固定的温度绝对值，而是关注温度在时间序列上的“变化率”。基于这一定义，团队描绘了此类事件的全球分布图，分析了其时空演变规律，并利用“最优指纹法”等严谨的统计归因技术，追溯其变化的根源，预估其未来变化特征。

研究结果令人警觉：在全球增暖的背景下，极端日际气温变化事件在中低纬度地区正显著增强，且“重现期”明显缩短，意味着它们正变得越来越频繁和强烈。归因分析清晰地指出，人类活动排放的温室气体是导致这一变化的主导因子。

更值得关注的是，团队基于中国江苏省和美国的数据进行的健康影响分析显示，这种“忽冷忽热”对多种死亡率的负面影响非常强，其危害甚至超过了我们常说的“昼夜温差”。一个全新的、隐形的健康威胁已然浮出水面。

论文第一作者、南京大学助理教授刘奇透露，该研究历时3年，过程充满挑战。团队面临的最大难题是：如何从复杂交织的气候系统中，有效识别和分离出日际尺度（相邻两天之间）的极端波动信号，并证明其独立于传统极端高温或低温事件的独特科学价值与现实影响。

“传统的指标和方法是主要的障碍。”论文合作者、中国科学院大气物理研究所研究员徐忠峰坦言，“我们的研究表明，极端日际气温变化并非传统极端事件的简单附属品，而是一类具有独立机理和影响的新型事件。”

该研究领域长期面临的挑战在于，如何识别和量化那些不依赖于绝对阈值、而是依赖于变化率的“隐性”极端事件。“全球变暖的挑战不仅是持续升温，更是隐藏在趋势中的剧烈波动。”论文合作者、南京大学教授丁爱军如是说。

变暖如何加剧“温度过山车”

那么，全球变暖究竟是如何导致“天气忽冷忽热”加剧的呢？研究从物理机制上给出了清晰的阐释。

全球变暖并非只是简单地给地球“盖上一层均匀的毯子”。它通过加剧土壤干旱（土壤湿度变干），以及增大海平面气压和土壤湿度自身的变率，深刻地改变了地表与大气之间的能量和水分交换过程。干燥的土壤热容量更低，如同烧热的铁板，对太阳辐射的响应更敏感，更容易快速升温和降温。

与此同时，气压和湿度变率的增大，会放大云量、辐射等因素的日际波动。这些地表-大气耦合过程的共同作用，如同给全球的天气系统安装了一个“放大器”，最终导致气温出现更频繁、更剧烈的“上蹿下跳”。

基于CMIP6模型的未来情景预估表明：在中高排放路径下，到21世纪末，中低纬度地区的极端日际温度变化事件将进一步加剧。其发生频率、单次事件的波动幅度和总强度，在高排放情景下预计将分别上升约17%、3%和20%。全球超过80%的人口生活在这一变化的影响范围内，前景不容乐观。

其对人类健康的直接影响更为触目惊心。研究基于中国江苏和美国实际死亡率数据揭示，极端日际气温变化与全因死亡率存在显著“近指数型增长关系”，即随着日际温度波动加剧，死亡风险加速上升。其对心血管和呼吸系统疾病风险加剧作用尤为突出，危害程度显著超过昼夜温差等传统气温因子。

正如论文审稿人所高度评价的：“对每日温度变化这一新型指标的分析是一项非常有趣的贡献，作者所做的分析广泛而有力”，“该论文的创新点在于它关注的是日际温度的极端变化这一新型指标”，“这项研究很有意义，因为每日温度变化会影响各个方面，包括生态系统和人类健康。”

刘奇认为，该研究的科学与现实意义深远。在科学上，它丰富和拓展了极端天气气候事件的指标体系，推动了气候变化研究向更精细化、更贴近感知的时空尺度发展，为IPCC（政府间气候变化专门委员会）等国际评估报告提供了新的关键科学证据，甚至可能推动全球极端事件分类标准的更新。

在现实应用中，它为公共卫生领域提供了关键性的预警指标。未来，此项成果可被直接纳入热相关疾病的风险评估体系和早期预警系统，为保护脆弱人群健康提供更精准的科学依据。同时，它也为城市规划和应急管理敲响了警钟，提示政府和公众必须将此类新型风险纳入气候适应战略，在能源需求规划、医疗资源调配等方面未雨绸缪。

面对已然加剧的风险，符淙斌强调：“全球变暖正持续加剧中低纬度地区的极端日际温度波动，对公共健康、生态系统韧性与适应能力构成严峻挑战，迫切需要加强对此类极端事件的关注和研究。”他透露，团队已建议国际科学组织将此类事件列为新的极端天气事件。

未来，符淙斌团队将拓展研究范围与深度，进一步评估其对农业、能源等社会经济关键部门的具体影响，并为制定适应气候变化政策提供科学依据。（来源：中国科学报 朱汉斌 李思辉）