摘要：近年来，欧洲和东亚地区常常同步遭遇极端热浪的席卷，并造成了一系列严重的社会经济后果，而我们对这些热浪与其潜在物理机制之间的非线性同步关系仍然知之甚少。文章利用事件同步气候网络方法、大气动力学诊断和数值实验，揭示了欧洲和东亚热浪之间的强同步性，发现该同步性与青藏高原前一个冬季到夏季的干旱土壤水分条件密切相关。干燥的土壤水分在青藏高原北部引发了等效的正压反气旋，并与亚热带西风急流波导相吻合，因此引发了环全球大气罗斯贝波向西和向东传播，在欧洲上空形成了等效的正压反气旋。这些反气旋通过增加向下的太阳辐射和绝热下沉，引发了欧洲和东亚的热浪，并因正陆地-大气反馈作用而放大。这一发现显著增强了我们对欧亚大陆这些同步热浪的理解和预测能力。
研究内容
随着全球变暖的加剧，北半球同步极端热浪事件频繁发生。例如，2022年夏季，欧洲和中国南方同时遭遇极端热浪，严重影响了人民生活、社会经济发展和生态环境等。因此，开展对欧洲-东亚极端热浪同步性及其形成机理的研究是十分有必要的。
通过构建基于欧亚地区不同格点之间极端热浪同步关系的复杂气候网络，研究揭示了欧洲和东亚极端热浪之间的强同步性。基于强同步年的合成分析以及欧亚极端热浪和青藏高原土壤湿度之间的多变量气候网络分析，研究进一步揭示了欧洲-东亚同步极端热浪与青藏高原土壤湿度异常之间的统计联系，并通过气候动力诊断和多模式数值试验，阐释了相关物理机理：青藏高原土壤湿度偏干导致强的向上感热通量，进而通过陆气耦合影响其上空大气环流。由于该加热过程的水平非均匀性，准正压反气旋式环流在高原北侧形成，并与高空西风急流相耦合，有利于定常罗斯贝波列的传播，进而导致欧洲地区准正压反气旋式环流的形成。线性斜压模式试验的结果也表明了高原上罗斯贝波的西传特征。如此一来，欧洲和东亚关键区均受高空反气旋环流的控制，增加的向下太阳短波辐射和下沉增温过程促进了热浪的发生。此外，热浪区域局地土壤湿度、温度和大气环流之间的正反馈过程也进一步加剧了热浪的强度和持续时间。
研究意义
文章信息：
该文章由中国科学院大气物理研究所姜继兰博士及其所在团队吴国雄院士、刘屹岷研究员、何编研究员，联合北京师范大学樊京芳教授，北京邮电大学孟君研究员，中国气象局干部培训学院马婷婷博士和中国环境科学研究院包文博士共同发表在大气科学权威期刊《NPJ climate and atmospheric science》上。本研究得到国家自然科学基金项目（42288101，12275020，12135003，12205025），中国博士后科学基金（2023M733453），国家重点研发项目（2023YFE0109000）和中央高校基本科研业务费项目的资助。此外，感谢国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”提供支持。
论文信息：Jiang, J., Liu, Y., Meng, J. et al. Dry soil moisture on the Tibetan plateau drives synchronous extreme heatwaves in Europe and East Asia. npj Clim Atmos Sci 7, 281 (2024).