随着全球变暖的加剧，北半球夏季极端高温事件的频数和强度显著增加，不同地区同步发生极端高温事件的现象也日益突出。多地同步发生的极端高温往往会带来比单一地区高温更为严重的经济、社会与生态影响。然而，目前对于这种复合极端高温事件的空间联系及其动力机制仍缺乏系统性认识。基于事件同步方法，本文利用1979–2023年夏季最高气温资料构建了北半球极端高温的复杂网络结构，寻找显著同步极端高温事件集，探讨其可能的环流背景及维持机制。
研究结果表明，北半球存在显著的多地同步极端高温的热点区域，主要包括西欧（WEU）、北美西部（WNA）以及江淮流域（YHRB）（图1）。这些地区之间存在显著的远距离联系，表明极端高温并非局地孤立事件，这可能受到大尺度环流系统的共同作用。同时，1979年以来同步高温事件的强度和发生频率均呈显著增加趋势，多数事件集中出现在过去二十年。
图1 极端高温复杂网络的关键区域概览
从动力学角度看，同步极端高温事件通常与沿副热带急流传播的准定常Rossby波有关，其表现为类似于环全球遥相关（CGT）的纬向6波结构，这种大尺度波列沿急流传播形成稳定的波导结构。进一步分析表明，虽然大尺度环流为不同地区同步发生的极端高温提供了统一的动力背景，但各区域高温的维持机制存在差异，陆气相互作用和地表过程在高温维持过程中也发挥了重要作用。例如，土壤湿度降低会增强感热通量，从而导致近地面升温并延长极端高温的持续时间。因此，同步极端高温事件往往是大尺度环流与局地陆面反馈共同作用的结果（图2）。
图2 同步极端高温事件期间不同区域的环流、地表过程以及陆气相互作用
本研究利用事件同步方法构建了北半球极端高温事件的复杂网络，识别了北半球极端高温的跨区域同步结构，得到多地同步发生极端高温的事件集，由此分析并揭示了Rossby 6波及副热带急流波导在其中的重要作用。同时，研究还表明陆气相互作用对局地高温的维持具有关键影响。这些结果有助于深化对空间复合极端事件的认识，也为未来极端高温的预测与风险评估提供了新的科学依据。
论文的第一作者为南京大学大气科学学院硕士生周王楚，南京大学大气科学学院黄丹青教授为通讯作者，合作者有南京信息工程大学大气科学学院陈海山教授、华文剑教授，中国科学院大气物理研究所姚遥副研究员，以及南京大学大气科学学院张耀存教授、况雪源副教授和薛道凯副教授。该研究得到了国家自然科学基金重点项目（42430605）以及国家重点研发项目（2022YFF0801601）的资助。
Zhou, W. C., Xue, D. K., Zhang, Y. C., Chen, H. S., Hua, W. J., Kuang, X. Y., et al. (2026). Synchronized heat extremes in the Northern Hemisphere based on a complex network. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL120839. https://doi.org/10.1029/2025GL120839
图文：周王楚
审核：黄丹青
编辑：袁雪晴
