在全球變暖的背景下，北半球中緯度地區夏季極端熱浪事件呈顯著頻發態勢，且空間上格局。近日，我系左誌燕教授課題組揭示了整個北半球中緯度夏季熱浪頻發中心出現年代際向西躍遷現象（圖1），指出了陸-氣耦合在這一現象中的驅動作用。該研究強調，在氣候變暖背景下，北半球中緯度多個區域土壤濕度劇烈變化的聯合作用已經改變了環中緯度大氣波動，並引起整個中緯度地區熱浪格局的改變，即土壤濕度的變化可以驅動全球尺度大氣環流的異常，而非僅僅被動反饋大氣，這改變了學界對土壤濕度在氣候系統中角色的傳統認知。

研究指出，北半球中緯度夏季熱浪頻發中心對應著強振幅的羅斯貝波五波。在上世紀90年代末期，強振幅的羅斯貝波五波突然向西躍遷，與之相關的陸地高壓異常從北美東部、中亞和東西伯利亞西遷到了北美西部、東歐和東北亞地區，引起了北半球中緯度夏季熱浪頻發中心年代際向西躍遷（圖2）。

研究基於數值模式進一步指出，全球變暖背景下增強的多區域土壤濕度-大氣耦合的聯合作用是驅動環中緯度大氣波動西遷的關鍵因子。上世紀90年代末之後，全球變暖加劇了北半球中緯度土壤虧缺，使得北美中西部、歐洲和東北亞地區土壤濕度-大氣耦合顯著增強。當羅斯貝波五波波峰出現在這三個區域附近時，其強烈的陸-氣耦合可以通過加強大氣柱內的熱量累計和質量堆積共同“錨定”這一波動，使其陸地上的高壓脊在這三個區域發展並維持，從而使得北半球環中緯度羅斯貝波五波擾動更易發展為強振幅羅斯貝五波異常，導致這三個區域在上世紀90年代末之後成為熱浪頻發區（圖3）。未來10年這種多區域強陸-氣耦合對大尺度環流的共同“錨定”作用還將繼續存在，且不受海洋年代際模態（例如北大西洋多年代際變率和太平洋年代際變率）位相變化的影響（圖4）。

圖1 北半球夏季熱浪熱點區在1980–1997年（P1）和1998–2021年（P2）的空間分布特征

https://doi.org/10.1038/s41558-025-02302-4