2024年的夏天是有记录以来最热的，不幸的是，这并不令人意外。包括北半球在内的世界各地的夏季变得越来越热，越来越干燥，导致北美和欧洲出现严重干旱和热浪，并对野火、作物歉收和健康危害等社会构成严重风险。部分原因是地球的空气循环系统多年来一直在减弱，而空气循环系统有助于在全球范围内传播和分散水分和热量。然而，这种减弱的确切原因尚不清楚。
现在，在魏茨曼科学研究所（Weizmann Institute of Science）的雷·切姆克（Rei Chemke）博士领导的两项研究中，研究人员成功地解开了这个谜团：人类活动是导致空气循环系统变弱的原因。
这两项研究都集中在风的模式上，这些模式共同构成了一个至关重要的网络，通过这个网络，风传播的热量和水分在世界各地流动。形成这个网络的主要部分是由西向东流动的风暴路径、高压和低压天气系统。累积起来，这些风暴对大气中热量、水分和气流动量的转移产生重大影响，进而影响地球上的各种气候带。第二部分是哈德利环流（Hadley circulation），暖空气在赤道聚集，流向两极，在亚热带下降到地表，然后返回赤道，继续这个循环。
虽然至少从1980年以来，风暴路径和哈德利环流都在减弱，但只有哈德利环流的减弱与人为排放有关。
风暴越弱，热量越高
在与阿姆斯特丹环境研究所（阿姆斯特丹自由大学）的Dim Coumou教授进行的一项研究中，Chemke首次表明，风暴路径的减弱是由于人为排放的温室气体，如二氧化碳和气溶胶。
“这些排放物使高纬度地区的空气比低纬度地区更温暖，”Chemke说。其结果是，南北纬之间的温度差距——最初驱动这些风暴路径的地方——变小了，而这种缩小导致了风暴路径的减弱。
为了得出这个结论，科学家们分析了来自观测和先进气候模型的大量气候数据。只有将历史排放纳入气候模式的计算中，观测到的变弱现象才能得到解释。这些发现发表在《npj气候与大气科学》杂志上。
“夏季的风暴在将冷空气从海洋带到陆地上发挥了重要作用，”切姆克说。“如果你降低这些风暴的强度，你带来的冷空气就会减少。这导致非洲大陆气温升高，从而导致越来越多的极端高温事件。”
哈德利效应
人为排放也在以前所未有的方式影响哈德利环流：与过去自然因素的影响相比，它们的影响更大，而且作用方向相反，即削弱而不是加强哈德利环流。这是第二项研究的结论，发表在《自然通讯》上，在魏茨曼大学地球与行星科学系工作的Chemke和他的学生Or Hess一起进行了这项研究。
“我们没有上个千年的风记录，所以我们不能只看过去的风模式，并将它们与当前的风模式进行比较，但是有一个很好的重建驱动气候系统的因素，”Chemke说。“这些因素被用来在模型中模拟过去的气候，这些模型包含了气候系统的所有物理、生物和化学。”
利用这些模型模拟，Chemke和Hess能够研究自然因素，如火山爆发和太阳通量，在过去的几个世纪里是如何改变哈德利环流的。他们发现，在过去的一千年里，这些自然因素加强了哈德利环流——与当前这种环流的持续减弱形成鲜明对比。这些结果表明，人为排放已经逆转了自然引起的水流增强。
赫斯说：“在过去的千年里，自然因素占主导地位，而现在，人为排放起着更大的作用。”“在过去，我们有一个冷却的气候，这加强了哈德利环流。如今，气候变暖削弱了这种循环。”
自然力量值得我们注意
气候科学家往往主要关注人类活动对气候的影响，而自然因素往往被忽视。新的发现表明，这些自然因素过去和现在都很重要。结论是，科学家必须在气候模型中更好地考虑这些因素。
“我们的研究领域主要涉及人为排放和气候变暖。人们对火山爆发、太阳波动或温室气体的自然来源等自然因素的影响关注较少。”“然而，我们发现自然因素可以对气候产生重大影响，尽管与人为排放的影响相比，自然因素的影响要小得多。特别是，它们似乎以一种与人类活动相反的方式影响哈德利环流。这对我们来说真的很惊讶，这是我们应该考虑的事情。”
科学数据
到本世纪末，预计夏季风暴路径的强度将下降25%。
夏季风暴路径的减弱有95%以上的可能性是由于人类排放造成的。
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