空间同步性干热事件对全球生态系统生产力日益增长的威胁

为何更热、更干的时段是所有人的问题

从超市价格到全球粮食供应的稳定性，遥远田地中作物发生的变化可以塑造日常生活。该研究关注一种令人担忧的新模式：不仅是单纯的干旱或热浪，而是在世界多个重要农业区同时出现既异常干燥又异常炎热的数周。这类“干—热”事件变得越来越频繁、跨大陆联系更紧密，并且对植物的生长与吸碳能力造成更大破坏，尤其对小麦和玉米等主食作物的影响尤为显著。

当高温与干旱同时来袭

植物能在一定程度上应对干旱或高温中的任一压力，但当两者同时发生时，胁迫会成倍增加。为节约水分，作物往往会关闭叶片上微小的气孔，从而切断生长所需的二氧化碳，而其内部代谢仍消耗能量。同时，高温和缺水会直接损伤组织。结果是光合作用急剧下降、养分吸收受阻，并在许多情况下对产量造成持久损害。作者聚焦于降雨异常偏少且温度异常偏高的周，定义这些复合干—热事件并利用基于观测的数据集追踪1979年至2022年间全球范围内它们发生的地点与时间。

从局部灾害到同步冲击

以往研究常常单一地区地考察极端事件。本文作者提出了更广的问题：多区域在同一周内发生干—热事件的频率如何？他们使用政府间气候变化专门委员会划定的44个大土地区，将当一地区有较大比例受影响的周视为“区域性干—热”。随后识别出多地区同时受灾的周，并用统计方法检验这种同步性是否高于随机预期。分析显示，不仅相邻地区常共享干—热极端，远距离区域——如南美与中非，或欧洲与南亚的粮仓——也倾向于同时出现此类事件，二者通过大气波动模式和如厄尔尼诺等气候模态相互联系。

广泛事件增加了十倍

最令人担忧的变化出现在这些事件的空间分布上。过去四十年里，仅限于一到两个区域的干—热周变得不那么常见。与此同时，五个或更多区域同时受影响的周数几乎增加了十倍，从上世纪80年代每年仅有几周跃升到最近十年接近半年的频率。此种转变主要由热浪的扩散驱动，而总体干旱面积大致保持稳定。通过在温度数据中剔除长期变暖的影响并重复分析，作者估算自2000年以来同步性增加中约有80–85%可直接归因于全球变暖。在一个经过消趋势处理的更凉世界里，干—热事件仍会发生，但跨区域的协调性较低。

这对作物与地球碳平衡意味着什么

为不止于计数事件，研究将同步发生的干—热周与植物生长变化联系起来。利用基于卫星的初级生产力（植物将阳光与二氧化碳转化为生物质的速率）估算，作者表明干—热周几乎总意味着减产，而且当多地区同时受灾时，损失大约是事件局限时的两倍。平均而言，一次大范围的干—热周会使全球植物生产力减少约0.75%，相当于每天减少约200万吨碳。农田的损失比全球陆地平均高出约50%，草地受创最为严重，热带森林因更深的根系而在一定程度上得到缓冲。

主食作物面临日益加剧的压力

对农业而言，情况更为令人担忧。通过将小麦、玉米和稻米的种植分布与干—热周数据结合，作者表明小麦最脆弱：在受影响面积或区域数相同的增量下，小麦的生产力与产量下降比玉米或稻米更为陡峭。这部分反映出在小麦重要生长期内，长期存在的干—热时段增加，尤以东欧及其他主要生产区为甚。区域性“粮仓”分析显示，当干—热条件扩散时，欧洲和澳大利亚的小麦与玉米产区的生产力下降率可达全球平均的两倍。在严重灌溉但常受胁迫的亚洲农地，损失也相当显著，而部分北美与南美地区则因较好的水管理而在一定程度上得到保护。

这为何关系到粮食安全与气候

单一地区的歉收有时可通过从其他地区进口来缓冲。但当多个粮仓同时受灾时，贸易无法完全弥补短缺，价格暴涨与食品不安全变得更有可能。与此同时，植物生长的同步大幅下降意味着从大气中吸收的碳减少，微妙地加剧气候变化。该研究表明，全球变暖不仅使高温与干旱极端更常见——还使它们在大陆间排列成行，将分散的天气灾害转化为对粮食系统与地球碳平衡的系统性风险。

引用: Hassan, W.u., Nayak, M.A., Saharwardi, M.S. et al. The growing threat of spatially synchronized dry-hot events to global ecosystem productivity. Commun Earth Environ 7, 178 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03203-w

关键词: 气候极端事件, 干旱与热浪, 作物产量, 食品安全, 生态系统生产力