“氣候鞭打”一詞形象地描述了大氣系統(tǒng)快速切換的劇烈性。近年來，隨著觀測與模擬數(shù)據(jù)的積累，研究者們逐漸發(fā)現(xiàn)：全球多個地區(qū)不僅出現(xiàn)了更極端的干旱、降水、高溫及低溫事件，而且這些事件往往“連環(huán)跳變”式發(fā)生

正如單一極端天氣氣候事件會威脅人類建設的環(huán)境韌性一樣，“氣候鞭打”事件也以類似甚至獨特的方式帶來更大的風險：加劇生態(tài)系統(tǒng)失衡、影響糧食安全、沖擊公共健康防線和考驗基礎(chǔ)設施韌性

未來“氣溫鞭打”風險的大小可能在很大程度上取決于減少碳排放的努力

盡管長期氣候模擬中極端降水與氣溫存在較大不確定性，尤其對遠期“復合型鞭打”事件的預測仍具挑戰(zhàn)，但其頻率和影響的持續(xù)增長已對糧食安全、水電供應和基礎(chǔ)設施韌性構(gòu)成重大挑戰(zhàn)

亟需加快推進深度減排進程，積極落實碳中和目標，以最大限度降低未來“復合型鞭打”所帶來的災害風險

在全球變暖的背景下，極端氣候事件的頻率和強度顯著上升，“氣候鞭打”（Climate Whiplash）這一新興概念逐漸進入學術(shù)界和公眾視野。

“氣候鞭打”指的是某一地區(qū)在短時間尺度內(nèi)從一種極端天氣狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相反的極端狀態(tài)，例如從長期干旱驟然轉(zhuǎn)為暴雨成災，可稱為“降水鞭打”或“水文氣候鞭打”，或從氣溫偏高驟然轉(zhuǎn)為低溫，可稱為“氣溫鞭打”或“氣溫快速反轉(zhuǎn)”。

這種劇烈而迅速的天氣氣候波動對自然生態(tài)系統(tǒng)、社會基礎(chǔ)設施及人類活動的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)。

在摩洛哥東南部拉希迪耶附近的沙漠拍攝的暴雨過后的積水（2024 年 10 月 14 日攝） 新華社 / 美聯(lián)

“氣候鞭打”的形成與演變

“氣候鞭打”一詞形象地描述了大氣系統(tǒng)快速切換的劇烈性。近年來，研究者們逐漸發(fā)現(xiàn)：全球多個地區(qū)不僅出現(xiàn)了更極端的干旱、降水、高溫及低溫事件，而且這些事件往往“連環(huán)跳變”式發(fā)生，即干旱之后緊跟暴雨，異常偏暖之后氣溫迅速跳水，或反之。

科學研究表明，大氣每升高1℃，其水汽承載能力可提升約7%。這意味著在全球變暖背景下，大氣能容納更多水分，在某些條件下釋放更強降水，同時也能在顯著增暖的背景下通過增強蒸發(fā)作用使地面迅速干燥。這種“大氣海綿”效應，使得極端干或濕事件的強度都在上升，并更容易發(fā)生快速轉(zhuǎn)化，從而構(gòu)成“降水鞭打”的物理基礎(chǔ)。

“氣溫快速反轉(zhuǎn)”事件的發(fā)生往往伴隨著大尺度環(huán)流系統(tǒng)的快速重構(gòu)。例如北美和東亞的冬季，當西風帶波動加劇，極渦南壓與副熱帶高壓增強交替出現(xiàn)時，可能造成冷暖空氣頻繁交鋒，從而觸發(fā)劇烈溫度波動。同樣，厄爾尼諾-南方濤動、印度洋偶極子、北大西洋濤動等大氣環(huán)流模態(tài)的快速切換也會擾亂原有氣候格局，使原本應是漸進的氣溫過渡過程變得“跳躍”而劇烈。

此外，地表條件也可以作用于“氣候鞭打”事件的形成與演變。如前一季節(jié)充沛降水增加土壤濕度并促進植被生長，若隨后迅速轉(zhuǎn)為干旱高溫，土壤失墑加快、植被干枯，改變地氣水熱交換，進而強化暖干過程。冰雪覆蓋變化以及大規(guī)模土地利用變化等因素，也會影響氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強氣溫和降水的波動幅度。

相關(guān)研究表明，自20世紀60年代以來，全球超過60%的區(qū)域已經(jīng)經(jīng)歷了更頻繁、更強烈且變化更迅速的“氣溫快速反轉(zhuǎn)”事件。自20世紀90年代末以來，觀測與模擬結(jié)果均表明，全球平均的“降水鞭打”事件在發(fā)生頻率和強度上呈現(xiàn)上升趨勢，且陸地地區(qū)的增幅相較于全球平均更為顯著。

美國加利福尼亞州是全球“氣候鞭打”現(xiàn)象研究的熱點區(qū)域之一，其典型特征是極端干旱和暴雨之間的快速切換，給生態(tài)系統(tǒng)和社會生活帶來了雙重威脅。2022～2023年和2023～2024年冬季，加州遭遇了多次“大氣河”事件，這是一種像河流一樣在大氣中輸送大量水汽的狹長帶狀結(jié)構(gòu)，通常長達幾千公里，寬數(shù)百公里，常引發(fā)極端降水，發(fā)生破紀錄的強降水。接著，2024年迎來了破紀錄的炎熱夏季，而2025年初，加州又遭遇了異常干燥和強烈的圣安娜風，這是一種強烈、干燥的下坡風，起源于美國大盆地的干燥高壓氣團，導致洛杉磯縣發(fā)生了有記錄以來最嚴重的冬季野火，造成嚴重的人員傷亡和建筑損毀。

北美其他地區(qū)也頻繁經(jīng)歷“氣溫鞭打”，比如2012年3月，氣溫在不到一周內(nèi)從比常年高出約10℃驟降到低于常年約5℃；2020年9月，落基山脈經(jīng)歷了一場極端氣溫反轉(zhuǎn)，氣溫在一天內(nèi)驟降超過20℃，從嚴重高溫熱浪迅速轉(zhuǎn)為暴雪。

歐洲近年來也頻繁經(jīng)歷極端濕旱事件的快速交替。2021年，中歐多國遭遇了百年一遇的強降雨和洪水，造成數(shù)百人死亡；隨后的2022年卻是歐洲自19世紀下半葉有科學調(diào)查以來最干旱的一年。此外，2021年4月，歐洲經(jīng)歷了一次劇烈的“氣溫鞭打”事件，迅速從暖轉(zhuǎn)冷，農(nóng)作物大范圍遭受霜凍災害。研究表明，北極增暖及北大西洋濤動等大尺度環(huán)流模態(tài)的變化，顯著影響了歐洲地區(qū)“氣候鞭打”事件的發(fā)生頻率與強度。

亞洲，特別是南亞和東亞的季風區(qū)，也是“氣候鞭打”事件頻發(fā)的關(guān)鍵區(qū)域。研究表明，東亞夏季風以及西太平洋副熱帶高壓的變化，對中國東部地區(qū)的干濕快速轉(zhuǎn)換起著重要調(diào)控作用，黃淮海、長江中下游等主要農(nóng)業(yè)區(qū)對此類極端事件尤為敏感。2011年，長江下游地區(qū)自1月起經(jīng)歷了持續(xù)5個月的創(chuàng)紀錄干旱，隨后突遭強降雨引發(fā)嚴重洪澇災害。

“氣候鞭打”帶來更大風險

單一極端天氣氣候事件會威脅人類建設的環(huán)境韌性，“氣候鞭打”事件也以類似甚至獨特的方式帶來更大的風險。

一是加劇生態(tài)系統(tǒng)失衡。

“氣候鞭打”帶來的劇烈干濕轉(zhuǎn)換擾亂植物的水分適應機制，導致森林、草原、荒漠等生態(tài)系統(tǒng)的物候節(jié)律紊亂、更新受阻、群落退化。干旱期植被萎縮、土壤干裂，而暴雨則誘發(fā)水土流失和養(yǎng)分淋溶，削弱土壤肥力，進一步限制生態(tài)系統(tǒng)恢復力。

頻繁的干濕轉(zhuǎn)換打亂動物遷徙、繁殖和覓食節(jié)律，水生動物棲息地周期性萎縮或遭破壞，特別影響對濕度和水文變化高度敏感的兩棲類和昆蟲類物種。

干旱抑制植被光合作用與固碳能力，而極端降水又加速土壤有機質(zhì)分解，形成“碳源”效應，削弱生態(tài)系統(tǒng)作為碳匯的功能。頻繁的“降水鞭打”還增加滑坡、泥石流等地質(zhì)災害風險，破壞生態(tài)穩(wěn)定性。

總體而言，“氣候鞭打”顯著增加生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和維持可持續(xù)發(fā)展的不確定性，削弱其穩(wěn)定性與服務功能，威脅生物多樣性，并可能導致脆弱區(qū)的生態(tài)退化。

二是影響糧食安全。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，干旱導致土壤墑情惡化、作物生長受阻，直接影響播種成功率和單產(chǎn)水平；而緊隨其后的強降雨又可能引發(fā)農(nóng)田內(nèi)澇、作物倒伏甚至絕收，形成“旱澇雙殺”效應。這種劇烈的干濕“鞭打”還會擾亂農(nóng)作物物候周期，導致播種期與收獲期錯位，顯著增加田間管理難度和生產(chǎn)成本。同時，極端氣候條件為病蟲害的暴發(fā)創(chuàng)造了有利環(huán)境，進一步威脅作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

從長期來看，頻繁的干濕循環(huán)會破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，降低土壤持水保肥能力，逐步造成地力衰退。

更值得警惕的是，這種氣候異常會通過影響農(nóng)產(chǎn)品供給推高市場價格波動風險，加劇農(nóng)業(yè)保險體系的壓力，尤其對氣候適應能力薄弱的發(fā)展中國家沖擊最為顯著。

三是沖擊公共健康防線。

在生理層面，“氣溫鞭打”事件帶來的極端溫度波動會擾亂人體體溫調(diào)節(jié)機制，導致免疫系統(tǒng)功能紊亂，顯著增加呼吸系統(tǒng)疾病和心血管急癥的發(fā)病風險，尤其對老年人、兒童及慢性病患者等影響更為突出。

此外，氣溫劇烈波動還通過多種機制加劇空氣污染暴露風險：氣溫偏低階段，逆溫效應增強和邊界層高度降低造成大氣污染物擴散能力下降并導致PM2.5等有害物質(zhì)積聚；而在急劇升溫過程中，光化學反應加速則會促使臭氧濃度快速攀升，形成“變溫-污染”復合暴露場景。這種疊加效應不僅放大了健康風險，也對公共健康系統(tǒng)的預警、干預和應對能力提出更高要求。

四是考驗基礎(chǔ)設施韌性。

“氣溫鞭打”事件不僅對城市基礎(chǔ)設施構(gòu)成物理破壞風險，也對能源安全和設施韌性提出更高要求。突升或驟降的氣溫會導致電力需求在短時間內(nèi)大幅波動，例如極端高溫引發(fā)空調(diào)負荷激增，而突如其來的嚴寒則增加供暖壓力，加重電網(wǎng)負擔。同時，天然氣等能源調(diào)配難度上升，調(diào)峰與儲能能力面臨嚴峻考驗。

此外，交通與市政設施亦深受影響。道路、橋梁在冷熱反復作用下易發(fā)生凍融破壞或熱脹冷縮損傷，縮短使用壽命、增加維護成本；供水管網(wǎng)在嚴寒中易凍裂爆管，影響城市運行；建筑結(jié)構(gòu)則因熱應力變化而出現(xiàn)裂縫、材料老化加速。

因此，加強應急預案、基礎(chǔ)設施氣候適應性設計和能源系統(tǒng)智能調(diào)控已成為應對該類氣候極端事件的必要舉措。

人們在立陶宛維爾紐斯一處噴泉戲水（2025 年 7 月 3 日攝） 新華社 / 美聯(lián)

未來“氣候鞭打”或呈加劇趨勢

最新氣候模式預測結(jié)果表明，在溫室氣體高排放情景下，相較于1979～2019年，2060～2099年全球大多數(shù)地區(qū)的“降水鞭打”事件在頻率、過渡持續(xù)時間和強度等特征上表現(xiàn)出顯著且穩(wěn)健的變化。

研究表明，2060～2099年，全球范圍“降水鞭打”事件的總頻率預計將增加至1979～2019年的2.56±0.16倍，而陸地地區(qū)的響應則更為劇烈，預計總頻率將增加至3.43±0.22倍。這一現(xiàn)象表明，隨著氣候變暖導致的水循環(huán)加劇，全球氣候變得更濕潤且降水更具變異性，從而使極端降水事件更頻繁且快速地交替發(fā)生。

此外，《地球的未來》2022年的研究指出，在高排放情景下，到21世紀末，全球有13.6%的陸地地區(qū)可能會頻繁經(jīng)歷干轉(zhuǎn)濕型“降水鞭打”事件，這種轉(zhuǎn)換發(fā)生的概率超過50%，是上個世紀水平的5倍。

相關(guān)研究預測，強度較弱的干轉(zhuǎn)濕型“降水鞭打”事件將因溫室氣體排放的持續(xù)增長而變得更加頻繁且分布范圍更廣，在北美西部與東部、南亞與東亞以及東非地區(qū)的表現(xiàn)尤為顯著。相比之下，強度較強的干轉(zhuǎn)濕型“降水鞭打”事件的未來熱點區(qū)域尚難以準確判斷，因其發(fā)生概率存在較大不確定性。

然而，全球易受影響的陸地面積增加支持了這樣一個推斷：隨著全球氣溫升高，一些過去較少出現(xiàn)旱澇急轉(zhuǎn)的地區(qū)在未來可能成為新的高風險區(qū)域。這意味著，未來不同地區(qū)在應對快速且劇烈的“降水鞭打”事件時，將面臨更加復雜的災害風險管理和適應挑戰(zhàn)。

《自然-通訊》雜志2025年的研究表明，在高排放情景下，多模式集合平均預測2071～2100年暖轉(zhuǎn)冷型“氣溫快速反轉(zhuǎn)”事件的全球平均發(fā)生頻率將較氣候基準期（1961～1990年）增加約8.03%±5.15%，而冷轉(zhuǎn)暖型事件將增加6.73%±6.44%。另外，兩類“氣溫快速反轉(zhuǎn)”事件的全球平均強度均顯著增強，且冷暖過渡持續(xù)時間將分別縮短3.24%±0.55%和2.47%±0.68%。

從空間分布來看，研究預測，在2023～2100年期間，全球陸地幾乎所有區(qū)域的“氣溫快速反轉(zhuǎn)”事件中，暖轉(zhuǎn)冷型和冷轉(zhuǎn)暖型的過渡持續(xù)時間將顯著縮短，同時其發(fā)生頻率和強度也將顯著上升。一些熱帶地區(qū)如拉丁美洲國家，因脆弱性較高且適應能力較弱，預計將在日益加劇的“氣溫快速反轉(zhuǎn)”事件中面臨更加嚴峻的威脅；而在一些高緯度地區(qū)，“氣溫快速反轉(zhuǎn)”現(xiàn)象則有所減弱。研究顯示，相比于高排放情景，在中等和低排放情景下，“氣溫快速反轉(zhuǎn)”事件的頻率和強度升高、過渡持續(xù)時間縮短的趨勢將在多數(shù)地區(qū)大幅減弱。這表明，未來“氣溫鞭打”風險的大小可能在很大程度上取決于減少碳排放的努力。

暴雨與暖干復合事件之間的突變被定義為“復合型鞭打”事件。《地球的未來》2023年的研究顯示，在高排放情景下，此類事件的發(fā)生頻率到本世紀末將增加至當前的2至3.5倍，即便在中等排放情景下也將達到2至3倍。其威脅的不斷上升，不僅由于發(fā)生頻率的顯著增加，更因事件強度的增強和影響范圍的擴展。

研究指出，這一趨勢在東亞季風區(qū)尤為顯著，表現(xiàn)為該區(qū)域的“復合型鞭打”事件頻率至本世紀末預計將上升240%，高于全球平均水平。由此導致的此類事件的暴露人口將在亞洲范圍內(nèi)激增2至3倍，尤其是在印度北部和東亞季風區(qū)等人口密集且持續(xù)增長的地區(qū)，這些區(qū)域面臨的挑戰(zhàn)遠遠超過人口稀少且預計人口將減少的其他地區(qū)。

需要強調(diào)的是，盡管長期氣候模擬中極端降水與氣溫存在較大不確定性，尤其對遠期“復合型鞭打”事件的預測仍具挑戰(zhàn)，但其頻率和影響的持續(xù)增長已對糧食安全、水電供應和基礎(chǔ)設施韌性構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。應對這一復合風險亟需跨學科協(xié)同，包括完善城市排水系統(tǒng)、推進水資源綜合管理、提高用水效率等，以全面提升防洪抗旱能力。從減災角度來看，控制溫室氣體排放有助于在一定程度上降低“復合型鞭打”風險。研究顯示，在中等排放情景下，此類事件的頻率相比高排放情景可減少約五分之一。這些研究提醒世人，亟需加快推進深度減排進程，積極落實碳中和目標，以最大限度降低未來“復合型鞭打”所帶來的災害風險。

作者單位：國家氣候中心