近年来，全球范围内频发的快速气温波动事件对公共健康、生态安全及经济增长构成了严峻威胁。针对这一前沿科学挑战，“气候变化”协同创新中心符淙斌院士团队开展了逾十年的系统性研究，深入揭示了在全球变暖背景下，以“气温剧烈起伏”为主要特征的快速天气变化的时空演变、驱动机制及其健康效应。
研究团队发现，传统的极端气候指标多基于单日温度阈值，难以有效捕捉连续日际间温度的剧烈波动。基于此，团队整合了多源观测数据、再分析资料及国际耦合模式比较计划（CMIP6）的多模式模拟结果，将相邻两日温差超过历史90百分位阈值的事件定义为极端日际气温变化。研究显示，在全球增暖背景下，此类事件在中低纬度地区显著增强（图1），重现期明显缩短。通过最优指纹法归因分析，研究确认温室气体强迫是导致上述演变的主导因子（图2）。CMIP6模型预估进一步表明，在中高排放情景下，至2100年中低纬度地区的极端日际温度变化将持续加剧。在高排放情景下，其发生频率、波动幅度和总强度预计将分别上升约17%、3%和20%，影响范围覆盖全球80%以上的人口居住区。
图1. 基于Berkeley Earth观测资料的1961-2020年日最高气温极端日际温度变化事件的幅度变化。
图2. 日最高气温极端日际温度变化事件的模拟及检测与归因。a图为在全强迫（ALL）下模拟的长期趋势。b图为温室气体（GHG）单强迫下的模拟趋势。c图为最优指纹法分析结果，展示了不同强迫组合下的信号尺度因子。
研究进一步从机制上阐明，全球变暖通过加剧土壤干旱、增强海平面气压与土壤湿度变率等陆—气相互作用过程，降低了地表热容量，进而放大了云量与辐射的日际波动，最终诱发气温的快速起伏（图3）。此外，基于中国江苏省和美国的死亡率数据，研究揭示了极端日际气温变化对健康的影响显著超过传统的“昼夜温差”指标，其与全因死亡率呈近指数型增长关系，尤其显著增加了心血管与呼吸系统疾病的风险。
图3.不同变量的日际变化DTD及平均值MEAN对40°S-40°N范围内极端日际温度变化事件长期变化的贡献。左列为ERA5再分析数据结果，右列为CMIP6多模式平均结果。分析的变量包括海平面气压(slp)、土壤湿度(soilm)等。
论文通讯作者符淙斌院士强调：“本研究系统辨析了极端日际气温变化与传统极端气候指标之间的差异，确立了其作为独立指标的科学地位。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。并且建议有关国际科学组织将它列为一类新的极端天气事件。”
该成果以Global warming intensifies extreme day-to-day temperature changes in mid–low latitudes”为题，在线发表于《自然·气候变化》（Nature Climate Change，IF = 27.1）。南京大学大气科学学院符淙斌院士为论文通讯作者，刘奇助理教授为第一作者。合作者包括中科院大气物理研究所徐忠峰研究员、南京大学丁爱军教授等。研究获得国家重点研发计划、“气候变化”江苏高校协同创新中心及南京大学关键地球物质循环前沿科学中心等项目资助。
论文链接：
Liu, Q., Fu, C., Xu, Z., Ding, A. Global warming intensifies extreme day-to-day temperature changes in mid–low latitudes. Nature Climate Change (2025). https://doi.org/10.1038/s41558-025-02486-9