近年来，复合高温干旱事件在全球范围内频发，已成为对生态系统稳定、社会经济发展及人类健康威胁最为突出的极端气候事件之一。陆-气相互作用，尤其是土壤湿度-温度耦合，被认为是驱动此类事件发生和发展的关键物理过程。已有研究主要关注陆-气相互作用中感热通量对大气边界层的增温作用，而在复合高温干旱背景下，大量土壤水分通过蒸散发进入大气，其水汽向上输送的高度及其对自由对流层温度结构的影响，仍缺乏直接观测证据和系统认识。

      针对这一科学问题，庞洪喜教授课题组综合利用多源大气水汽稳定同位素观测数据，包括NASA AIRS卫星反演资料、南京大学地球系统区域过程综合观测试验基地（SORPES）长期连续高分辨率地面观测数据，并结合ERA5再分析资料和地球系统模式数据，对2022年夏季典型全球复合高温干旱事件开展了系统研究，重点揭示了蒸散发水汽的垂直输送特征及其对对流层中层增温的贡献。

      研究发现，在美国西部、欧洲西部及中国长江中下游典型陆-气耦合关键区，大气水汽同位素呈现一致的垂直偶极分布特征：对流层低层贫化、中层富集，其中500 hPa左右的富集最为显著（图1）。进一步分析表明，水汽同位素这一垂直偶极结构主要源于复合高温干旱事件期间增强的干对流过程，将来源于土壤蒸散发的水汽垂直输送至对流层中层所致。南京SORPES站近地面水汽同位素观测证实了对流层低层水汽同位素贫化的现象（图2）。

图1. (a) 2022年夏季地表温度异常。(b-d) 陆-气耦合关键区夏季水汽同位素异常的年际变化：

欧洲西部地区（b）；美国西部地区（c）；长江中下游地区（d）。

图2. (a) 南京2022年夏季水汽同位素、温度及土壤湿度异常。(b) 南京2022年夏季与2013-2021年夏季大气水线对比。(c) 南京2022年夏季土壤湿度与水汽d-excess值异常相关性。

      更为重要的是，该研究首次揭示，这些被输送至对流层中层的蒸散发水汽通过其温室效应，对中层大气产生显著增温作用，是复合高温干旱事件期间形成对流层“鞍形”温度异常结构的关键驱动机制（图3），而非绝热下沉增温或地面感热通量主导。研究同时指出，当前地球系统模式未能充分刻画这一由蒸散发水汽垂直输送引起的温度异常结构，建议在未来陆-气相互作用模式改进和极端事件预报中充分考虑该过程的调制作用。

图3. 陆-气耦合关键区2022年夏季温度（a）、水汽同位素（b）、比湿（c）及水汽收支异常（d）的垂直分布。

      该研究首次利用水汽稳定同位素示踪方法，揭示了复合高温干旱事件中陆-气水热交换的垂直结构特征，为深入理解土壤湿度影响对流层温度结构的物理机制提供了关键观测证据，对提升复合高温干旱事件的模拟与预报能力具有重要科学意义。

    上述成果以“Warming of the mid-troposphere driven by evapotranspiration during compound heatwave and drought events”为题，发表在Geophysical Research Letters上（//doi.org/10.1029/2025GL119667）。现金网-线上足球现金网 许涛助理研究员为论文第一作者，庞洪喜教授为通讯作者。合作者包括清华大学陈德亮院士、我校兼职教授上海交通大学侯书贵教授、美国戴顿大学吴霜叶教授，以及线上足球现金网 张鹏副教授等。研究得到国家自然科学基金项目、南京大学关键地球物质循环前沿科学中心项目及江苏省优势学科项目等联合资助。

论文信息：

Xu, T., Pang, H., Wu, S., Zheng, Y., Guo, H., Zhang, W., Zhang, P., Chen, D., Hou, S. Warming of the mid-troposphere driven by evapotranspiration during compound heatwave and drought events. Geophysical Research Letters, 2026, 53, e2025GL119667.