近年来，热浪、洪水、干旱等极端天气在全球范围内频发气候变暖、天气异常、回寒倒冷，这样的极端天气在近几个世纪都存在吗？我们如何揭开这自然谜题？人类又该何去何从……

北京时间9月25日23时，西北大学城市与环境学院徐国保教授以第一作者身份在国际顶尖期刊Nature（《自然》）发表长文“Jet stream controls on European climate and agriculture since 1300 CE”（大气急流影响了欧洲七个世纪的极端事件）。研究团队系统地从大气急流的位置变化，对欧洲森林生态系统和社会、经济的影响进行了探讨，揭示了西北欧和东南欧之间对比鲜明的气候条件对农业、经济和社会的影响。

DIO：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07985-x

徐国保教授和合作者Valerie Trouet教授联合来自12个国家24个研究单位的树木年轮专家、气候学家、生物学家和历史学家共同参与了此次研究。

为什么要研究大气急流？

急流是位于上层大气中的高速风带，分别在北半球和南半球由西向东环绕地球。然而急流的位置并不固定，会随着高、低压系统的位置和强度变化而向北或向南移动，或改变其路线，有时像一条快速流动的小溪，有时又像一条缓慢蜿蜒的河流。这些高、低压系统直接影响地球表面的气候条件，因此急流位置的变化会导致天气状况的改变，包括热浪、洪水和干旱等极端事件，进一步影响农业生产力和全球粮食安全。

在北半球，急流在欧洲的位置变化，导致西北欧（如不列颠群岛）和东南欧（如巴尔干半岛）出现相反的气候状况和极端天气现象，形成了一个类似于跷跷板的气候“偶极”模态。当急流处于极北位置时，西北欧（不列颠群岛）的天气会变得更寒冷、潮湿，而地中海和巴尔干半岛则会变得更温暖、更干燥；相反，当急流向南移动时，它会把温暖干燥的空气拖到不列颠群岛上空，把温度更低、湿度更大的空气推向欧洲东南部。

图：欧洲急流纬度（EU JSL）夏季气候“偶极”模态重建和极端年份合成分析。急流纬度位置器测时段（A）和重建时段（B）.气候要素在重建的极端急流年份合成分析；500 hP位势高度（C,D）;夏季气温（E, F）;夏季降水（G, H）;夏季干旱指数（scPDSI；I, J）.。

然而，人类对工业化时代之前急流的变异性及其影响了解非常有限。而今气候变暖的背景下，极端事件的频率、持续时间和强度将会增加，从而会导致一系列相关的复合灾害。对于这种长期自然变异性的有限认知，使得人类难以理解现代气候变化如何影响急流的动态以及与之相关的极端事件。

（过去700年急流对农业、野火和社会人口的影响）

用树木年轮探索自然奥秘

为了分析欧洲地区急流位置的历史变动情况，研究团队通过使用来自欧洲各地的对温度变化敏感的树木年轮样本，重建了过去700年的急流变化。

年轮中每年春天的树木密度较低，夏天的树木密度较高，对温度较为敏感，年轮学家可以解译这些气候档案里面的信息，徐国保及合作者就是利用这样的方式，对来自巴尔干半岛、阿尔卑斯山和不列颠群岛的树木年轮进行详细的数据分析，经过长时间的比对、交叉定年、重建，推断过去700多年里急流的纬度位置变化历史。进而发现，西北欧和东南欧的气候“偶极”现象在几个世纪以来一直存在，并且在北极急流位置异常偏北或偏南时最为显著。

值得注意的是，欧洲过去700多年的急流“偶极”模态在历史文献记录中也有反映。研究团队利用了现有的气候重建数据以及数个世纪以来关于热浪、干旱、洪水、风暴、收成、饥荒、疾病等欧洲丰富且可靠的文献数据集，发现了急流纬度位置的极端变化与生物物候（葡萄收获）、农业经济和人类人口影响之间存在着某种联系。

（徐国保在柴达木盆地利用生长锥获取柏树样芯）

北极急流异常偏北或偏南的位置与这些独立文献数据中记录的各种社会影响有关联，包括农作物产量、葡萄收成、野火以及流行病等。从历史上看，当急流处于造成干燥和炎热条件的北部位置时，巴尔干半岛的野火发生得更多；在1348—1350年间，被称为“黑死病”的瘟疫在爱尔兰肆虐，当时，急流处于欧洲上空极北的极端位置。由于这些影响与地表气候条件相关，这些关系揭示了北极急流对地球表面气候的影响，最终对人类社会产生了深远影响。

为预测未来气候及极端气候应对提供了关键数据

研究成果加深了人类对工业化之前自然气候系统变异性的理解，为改善研究人员赖以预测未来气候的气候模型提供了关键数据，并揭示了自然气候变异如何影响人类社会。“如果只有几十年的观测数据，很难理解人类活动对气候的影响，此次研究成果完成的周期很长，对急流位置重建的时间长度扩展到700年，中间我们不断迭代更新数据，细致地探讨急流变化对经济社会事件的影响，将问题细枝末节都逐项攻破，综合多个学科的知识进一步深入理解急流对于气候、生态、农业和社会的影响，这也体现了这项重建研究的重要性。”徐国保说道。

急流纬度位置与欧洲极端事件之间的长期关系为当前的气候状况提供了背景信息，也揭示了在全球变暖持续加剧的情况下，人类可能面临的极端事件类型。而科学家们已经观察到一种趋势，表明急流正在逐渐向北移动，当把研究的重建和作物收成好坏联系起来，发现这将增加欧洲夏季气候“双极”两侧农作物减产的可能性；南欧区域的野火风险可能增加。这些发现也为未来急流变化和欧洲极端天气事件（如野火、热浪）的变化联系树立了先例。该成果得到了古气候学、气候学、生态学、历史学、植物学、环境科学等各个领域研究人员的关注，而如何认识急流对其他地域乃至全球极端气候的影响，成了他们下一步的研究计划。

西北大学为论文第一单位，徐国保教授为论文第一作者。亚利桑那大学树木年轮实验室为通讯单位，Valerie Trouet教授为论文通讯作者。合作单位包括中国科学院西北生态环境资源研究院、亚利桑那大学、英国剑桥大学、德国美茵茨大学、瑞典哥德堡大学、斯德哥尔摩大学等23家单位。

徐国保：博士，西北大学城市与环境学院教授，博士生导师，主要研究方向为树木年轮与全球变化。入选陕西省高层次人才，先后主持国家自然科学基金面上项目、青年基金项目和国家留学基金委项目，参加科技部“973”计划、国家自然科学基金委国际合作项目等10余项。

入选中国科学院青年创新促进会会员（2016）、中国科学院“西部之光”计划(2015；2021)，获教育部自然科学二等奖（2016年，排名第三）、中国科学院优秀博士学位论文（2015）和中科院院长特别奖（2014）等奖励。共发表论文88篇（SCI 74篇），其中第一/通讯作者论文21篇(SCI 17篇)，主要发表在Nature，Environmental Research Letters，Climate Dynamics, Journal of Geophysical Research，Chinese Science Bulletin等期刊上。论文总被引1800余次，H指数25，i10指数40。担任国际期刊Frontiers in Forests and Global Change副主编，Research in Cold and Arid Regions和冰川冻土编委。

原文链接：https://page.om.qq.com/page/O8hPI-K-sNr95xDX-TsGhhOA0?ADTAG=tgi.wx.share.message