Увеличение числа глобальных тепловых волн в связи с взаимодействиями «земля‑атмосфера»

Почему жаркие дни становятся более частыми

По мере того как лета по всему миру становятся жарче, многих волнует вопрос, почему тепловые волны кажутся более частыми и продолжительными. Это исследование выходит за рамки парниковых газов и общего повышения температуры воздуха и задаёт более конкретный вопрос: как состояние самой поверхности земли — насколько влажна или суха почва и как она обменивается теплом с воздухом — способствует сегодняшним экстремальным температурам? Проанализировав более четырёх десятилетий детальных климатических записей, авторы показывают, что высыхание почв и усиление отдачи тепла с поверхности тесно связаны с глобальным ростом числа тепловых волн.

Отслеживание тепловых волн по всему миру

Исследователи использовали ERA5, высокоразмерный глобальный климатический набор данных, чтобы изучить тепловые волны на суше в период с 1980 по 2022 год. Они определили тепловую волну как не менее трёх подряд дней, когда дневные максимумы температуры превышали типичные значения для данного времени года в данной местности. Двумя ключевыми показателями, отражающими активность тепловых волн, стали количество отдельных событий тепловых волн в году и общее число дней в году, проведённых в этих событиях. Анализ показал, что и число тепловых волн, и число дней с их проявлениями резко возросли на большей части суши мира, особенно сильно — в западной части Северной Америки, Европе, некоторых районах Южной Америки, Африки и Азии.

Как сухая почва подпитывает экстремальную жару

Чтобы понять, почему тепловые волны становятся более частыми, исследование сосредоточилось на двух днях до начала каждого события, когда почва и нижние слои атмосферы могут «задать сцену» для экстремальных температур. Авторы изучали влажность почвы, показывающую, сколько воды накоплено в верхних слоях почвы, и поток ощутимого тепла, характеризующий, сколько тепла переходит с поверхности земли в воздух. При высыхании почв меньше энергии уходит на испарение воды и больше непосредственно направляется на нагрев воздуха, создавая обратную связь сухой‑жарой, которая может усиливать и удлинять тепловые волны. Они разделили все наблюдаемые тепловые волны на четыре типа в зависимости от того, были ли влажность почвы и поверхностный теплообмен выше или ниже нормы в этот предшествующий период.

Доминирующая схема «сухо‑и‑жарко»

Одна из схем явно выделялась. Большинство тепловых волн возникало при более сухой, чем обычно, почве и при той же более высокой, чем обычно, отдаче тепла с поверхности — сочетании, которое авторы называют «NP‑состоянием». Это сухое и горячее состояние поверхности доминировало на 93% земной суши — от засушливых регионов до многих обычно влажных мест. В глобальном масштабе более половины всех событий тепловых волн попали в это состояние. Со временем NP‑состояние не только порождало наибольшее число тепловых волн, но и демонстрировало самое быстрое увеличение частоты. Между периодами 1980–2000 и 2002–2022 среднее число событий, связанных с NP‑условиями, выросло более чем на пять событий в десятилетие, а в почти 90% земных районов их частота как минимум удвоилась. Во многих регионах другие состояния поверхности постепенно уступали место NP как наиболее частому фону для тепловых волн.

Планета, которая становится жарче и суше

Рост NP‑условий отражает широкие изменения на поверхности земли. Во многих частях мира влажность почвы снижается, в то время как поверхность поглощает немного больше чистой радиации и отдает больше тепла вверх. В районах, где NP‑условия распространялись, почвы высыхали быстрее, а температуры вблизи поверхности почвы росли быстрее, чем в других регионах. Это указывает на то, что многие ландшафты смещаются в сторону состояния с ограниченной влажностью и повышенной чувствительностью к нагреву. В таких условиях, как только наступает засуха, земля сохраняет «память» о сухости, что облегчает смену одной тепловой волны другой и увеличивает вероятность сложных явлений, таких как одновременная жара и засуха или жара и лесные пожары.

Что это означает для нашего будущего

Для непрофессиональной аудитории главный вывод таков: современные тепловые волны — это не только результат потеплевания воздуха из‑за изменения климата; они также сильно формируются тем, насколько иссушена поверхность земли. Когда почвы теряют влагу, земля функционирует меньше как естественный кондиционер и больше как горячая плита, подавая в нижние слои атмосферы дополнительное тепло и способствуя возникновению и усилению тепловых волн. Исследование показывает, что эта сухо‑жаркая конфигурация теперь лежит в основе большинства тепловых волн во всем мире и распространяется на всё новые регионы. Это понимание может повысить эффективность систем раннего предупреждения, помогая выявлять области, где снижение влажности почвы и рост поверхностного тепла сигнализируют о повышенной вероятности опасной жары в предстоящие дни.

Цитирование: Bi, P., Chen, X., Pan, Z. et al. Increasing global heatwave occurrence associated with land-atmosphere interactions. npj Clim Atmos Sci 9, 89 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01356-1

Ключевые слова: тепловые волны, влажность почвы, связь земля–атмосфера, изменение климата, экстремальная жара