近年来，随着全球变暖的持续加剧，华南地区酷热难耐的天气正以前所未有的频率和强度席卷而来，尤其是那种“闷热到窒息”的极端热不适感，给公众健康、城市运行及能源保障带来了严峻挑战。是什么驱动了这种超常的高温闷热现象频频发生？一项最新研究给出了答案。
南京信息工程大学气候系统预测与变化应对全国重点实验室王会军院士团队系统揭示了近年来华南极端湿热不适日（EHDDs）频繁爆发的关键动力过程。相关成果近日发表于npj Climate and Atmospheric Science，论文题为《Mechanisms behind the rapid rise of extreme heat discomfort days in South China》，实验室成员郝鑫副教授为第一作者，合作者包括实验室主任王会军院士、副主任周波涛教授和环境科学与工程学院的李建东副教授。
极端热不适日显著上升，人体热胁迫持续增强
研究发现，自2000年以来，华南地区极端湿热不适日（EHDDs）显著增多，其频率和空间影响范围均呈快速扩张态势，标志着区域热胁迫水平的显著上升（图1）。通过构建卷积神经网络（CNN）模型识别高影响环流型（EDCPs），研究揭示：92%的EHDDs可被典型异常环流模式准确刻画。这些环流特征主要表现为：西北太平洋副热带高压（WNPSH）异常西伸北跳，在华南上空形成持续稳定的反气旋异常，导致气温升高、通风受限、水汽富集与相对湿度飙升，从而引发人体强烈热不适感（图2）。
图1.a1979–2023年华南（15°–27°N，106°–125°E）EHDD的气候态平均频次（天/年）。b受EHDD影响的网格数随时间的变化，其在分别在全时段（黑色虚线）、早期（1979–1999；灰色实线）和后期（2000–2023；橙色实线）的线性趋势（天/年）。c华南区域EHDD年发生频次的时间序列以及其在三个时段的线性趋势（天/年）。d、e华南在2000年前(d)与2000年后(e)的EHDD线性趋势（天/十年）空间分布，点状区域表示在95%置信水平下通过双侧Student t检验的显著性。f华南人口暴露于EHDD的时间变化；突变点由Mann–Kendall检验在95%置信水平下检出。
图2.a每日“极端热不舒适网格数”与“预测的EDCP概率”的联合分布。填色为对数尺度（log10），表示各分箱中的天数；单个日期以点表示。竖直虚线标出定义区域性EHDD的30%阈值。b在不同EHDD受影响网格数水平下，被判为EDCP的日数占比。c区域EHDD频次（灰线）与EDCP频次的时间序列, EDCP频次在早期（1979–1999；浅橙虚线）与后期（2000–2023；橙色虚线）的线性趋势（天/年）。d、eEDCP日（d）与非EDCP日（e）的环流要素合成距平图。f–i逐层相关传播（LRP）合成图，突出CNN预测的EDCP与非EDCP事件中对判别最相关的输入区域。在d与e中，点状区域表示在95%置信水平（双侧Student’s t检验）下不显著的变化；灰色等值线表示5870 m位势高度。
中纬度阻塞高压活动增强，成为热浪爆发“推手”
研究进一步指出，自21世纪初以来，中纬度阻塞高压的活动频率与强度显著增强，与EDCPs的年际变化高度一致（r = 0.6，图3），对华南极端湿热不适日（EHDDs）的爆发起到了协同放大的作用。这一变化与北极海冰减少、热带-中纬度相互作用增强密切相关，是典型的气候系统遥相关过程驱动的区域极端湿热事件响应。
图3.a所有夏季日后期减前期的500 hPa位势高度差（填色；m），橙色等值线为后期（2000–2023）的5870 m位势高度，灰色等值线为前期（1979–1999）的5870 m位势高度。点状区域表示在95%置信水平（双侧Student’s t检验）下差异不显著。b与(a)相同，但针对EDCP日的情况。c、d分别与(a)、(b)相同，但为海平面气压距平（填色；hPa）。e所有夏季日的年均阻塞高压强度时间序列及其分别在全时段（黑色虚线）、早期（1979–1999；灰色实线）和后期（2000–2023；橙色实线）的线性趋势（m/年）。f与(e)相同，但针对EDCP日。
深度学习+LRP技术提升环流识别与物理解释能力
为进一步提升模型的可解释性，研究引入了Layer-wise Relevance Propagation（LRP）方法，对CNN模型的识别结果进行溯源诊断（图2f-i）。结果表明，模型关注的关键区域集中在副高核心区与阻塞高压中心区，符合经典的热浪物理驱动理论。这一技术路径的引入，为未来构建高可信度、高物理解释力的气候预测模型提供了有力支撑。
研究展望：为健康预警与城市气候韧性建设提供新依据
该研究建立了“深度学习识别+环流物理机制解释”的热不适极端事件研究框架，突破了传统基于单一指数和经验识别的局限，为我国南方城市群高温健康风险评估、能源调度与应急管理提供了重要科学参考。研究同时提示：未来在全球变暖与大气环流演变背景下，极端热不适事件可能更为频繁，需加强区域气候-健康风险联动研究与智能化预警系统建设。
📌原文信息：
Xin Hao, Huijun Wang, Botao Zhou,Jiandong Li*.
Mechanisms behind the rapid rise of extreme heat discomfort days in South China,
npj Climate and Atmospheric Science (2025).
📎DOI:10.1038/s41612-025-00347-7
