Nature Communications| 热浪在海洋和陆地之间跨界迁徙

近日，长江中游城市群气象生态环境遥感团队顾西辉教授等撰写的论文“Frequent land-ocean transboundary migration of tropical heatwaves under climate change”发表在Nature Communications期刊，本工作得到了国家重点研发计划（2023YFE0103900）等项目的资助。

导读

全球变化下，高温热浪已成为威胁人类社会与自然系统的重大气象灾害，对公共健康、粮食安全、生态稳定及能源供应造成持续性冲击。海洋与陆地作为地球系统中两个紧密耦合的圈层，通过大气环流、水汽输送等机制进行能量交换。然而，既有研究多将海洋热浪与陆地热浪割裂探讨，忽视了二者时空关联性及跨圈层迁移规律，制约了对热浪形成与演化过程的整体认知。针对这一科学问题，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院顾西辉教授、王伦澈教授等，从多圈层交互视角出发，构建了热浪跨圈层迁移的全链条解析框架，深入探究了热浪在海陆间迁移的演化规律与物理机制，为深入理解气候变化背景下的热浪风险提供了新认识。

文章亮点

研究团队利用长时间序列的再分析数据并结合地球系统模式大样本集合模拟数据，在全球尺度上追踪并识别了时空连续的跨圈层热浪事件，全面刻画了其形态结构与演变特征（图1）。研究发现，相较局限于陆地或海洋的热浪，跨圈层热浪（尤其在热带地区）具有更长的历时、更广的空间范围和更大的强度。其中，海源热浪主要起源于热带海域及南大洋，向热带及南半球温带陆地登陆；而陆源热浪多源于欧亚大陆、非洲、南美中部和墨西哥，向大西洋和南大洋迁移，且在北半球随纬度升高而增强。

图1 1981年至2020年跨圈层热浪气候态特征

研究团队进一步基于地球系统模式模拟样本，定量评估了人类活动对热浪跨圈层迁移的影响（图2）。结果显示，温室气体排放是造成热浪跨圈层迁移更频繁的主导因子。在过去40年间，人类活动使全球海洋热浪向陆地迁移的频率上升30.9%，陆地热浪向海洋迁移的频率增长24.0%。在未来高碳排放情景下，至2080年，这一频率将在陆地和海洋上分别进一步增加32.7%和42.1%，热带地区的增幅尤为显著，分别达57.93%和63.8%。

图2人类气候变化放大了未来热浪跨圈层迁移的风险

研究团队还从多时空尺度揭示了热浪跨圈层迁移的双重驱动机制（图3）。天气尺度上，区域性高压系统的移动（如西北太平洋副热带高压西伸）与罗斯贝波列的传播，是驱动热浪发生跨圈层迁移的主要天气系统。气候尺度上，海洋热浪期间增强的陆向风促进水汽和热量向陆地输送，以及热带期间海洋和陆地间存在较大的温度梯度，共同促进了更频繁的热浪跨圈层迁移。

图3热浪跨圈层迁移的多时空尺度驱动机

总结

本研究提出了一个解析热浪跨圈层演变的新框架，有效突破了现有研究中海陆热浪割裂分析的局限性，表明传统单圈层分析可能低估了热浪的强度和风险。在多圈层交互的视角下，研究成果为理解热浪起源、传播机制及潜在影响提供了坚实的理论基础，有助于提升热浪跨区域预警能力，为制定前瞻性气候适应政策和灾害防控策略提供科学依据。

作者介绍

中国地质大学（武汉）顾西辉教授为论文第一作者，王伦澈教授和研究生管延松为共同通讯作者。研究生蒋再明、孔冬冬副教授、张翔教授、中山大学罗明教授、香港中文大学李剑锋副教授、香港浸会大学博士生王靓怡为论文合作作者。

CITATION

Xihui Gu, Zaiming Jiang, Yansong Guan*, Ming Luo, Jianfeng Li, Lunche Wang*, Xiang Zhang, Dongdong Kong, Liangyi Wang. Frequent land-ocean transboundary migration of tropical heatwaves under climate change. Nature Communications, 16, 3400 (2025).