徐国保在进行年轮样芯的定年工作。受访者供图

■本报记者 严涛 通讯员 魏梦鸽

深夜11点，西北大学城市与环境学院教授徐国保准时打开电脑上的会议软件。会议系统中，10多位科学家正进行激烈讨论，有刚刚早起的美国高校老师，也有准备下班的欧洲研究人员，还有在国内熬夜参会的年轻人。过去3年来，这是徐国保和这支“多国部队”几乎每月一次的常规例会。

日前，徐国保作为第一作者，在《自然》发表长文《大气急流影响了欧洲七个世纪的极端事件》。来自12个国家24家研究单位的树木年轮学专家、气候学家、生物学家和历史学家共同参与此次研究，在大气急流的位置变化对欧洲森林生态系统、社会和经济的影响方面进行了系统探讨。

为什么要研究大气急流

大气急流是位于上层大气的高速风带，分别在北半球和南半球由西向东环绕地球。大气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，或者改变路线，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。大气急流的位置变化会带来天气状况的改变，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。

论文通讯作者、美国亚利桑那大学教授Valerie Trouet在2018年夏天回家乡比利时旅行时，偶然注意到一件有趣的事。她发现当欧洲中北部天气阴沉、周围的人穿上毛衣时，意大利、希腊和巴尔干半岛正处于温暖干燥的时期。为此，Trouet联合徐国保等人开展研究，最终揭示了这种现象与大气急流的关系。

研究发现，在北半球，大气急流在欧洲的位置变化，导致西北欧和东南欧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。

“当大气急流处于极北位置时，西北欧比如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。”论文作者之一、美国亚利桑那大学的Ellie Broadman解释说，“当大气急流向南移动时，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。”

研究认为，大气急流或许与人类的某些疾病有关。Trouet表示：“当大气急流向北移动时，不列颠群岛的流行病发生得更频繁。”1348年至1350年，爱尔兰暴发了一场被称为黑死病的瘟疫，当时欧洲上空的大气急流处于极北位置。

研究人员认为，大气急流研究将为预测未来气候所依赖的气候模型提供关键数据。然而，人们对工业化前大气急流的变异性及其影响的了解非常有限。

“之前大部分研究仅限于观测资料。Trouet曾在2018年重建了一部分资料，但只关注过去300年间‘偶极’的位置变化及其变异性。”徐国保说。对于这种长期自然变异性特别是其影响的有限认知，使得人类难以理解现代气候变化如何影响大气急流的动态，以及与之相关的极端事件。

用树木年轮解密气候档案

在徐国保访问亚利桑那大学的树木年轮研究实验室时，他和Trouet通过研究树木年轮收集关于过去气候的线索。

解读树木年轮中的信号，就像语言学家解读古代文本。“理解欧洲反复无常的夏季的关键，是否藏在树木的年轮里？毕竟它们默默见证了几个世纪的冷暖、阳光、雨和雪。”Trouet在接受美国媒体采访时说。

于是，徐国保等人利用欧洲各地对温度变化敏感的树木年轮样本，重建过去700年大气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，并且在大气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年的大气急流“偶极”模态在历史文献记录中也有反映。研究团队利用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，发现大气急流纬度位置的极端变化与生物物候、农业经济和人口影响存在某种联系。

大气急流异常偏北或偏南的位置与这些独立文献中记录的各种社会影响有关联，包括农作物产量、葡萄收成、野火和流行病等。从历史上看，当大气急流处于北部位置时，形成巴尔干半岛的干燥和炎热条件，巴尔干半岛的野火发生得更多。由于这些影响与地表气候条件相关，大气急流通过对地球表面气候产生影响，最终深远影响了人类社会。

历时两年半达成一致

虽然有多国科学家参与，但团队一开始依然面临研究数据和人员不足的问题，于是Trouet和徐国保开始在全球四处“挖人”。经过多方探寻和交流，尤其是很多科研人员听了他们的想法后非常感兴趣，与他们一拍即合。团队迅速注入了新鲜血液。

让徐国保没想到的是，人多也有人多的“不便之处”。论文在发表之前，19名团队成员对论文进行了多达5轮的修改，每人都本着认真严谨的态度提出了建议。由于合作者来自不同国家、具有不同文化背景和学科背景，最终经过多番沟通，花费长达两年半时间，团队内部才达成一致，将论文发送给期刊编辑。

“完成此次研究的周期很长，对大气急流位置重建的时间长度扩展到自1300年至2004年这700多年，其间我们不断迭代更新数据，细致探讨大气急流变化对经济社会事件的影响，将细枝末节的问题都逐项攻克，综合多学科知识，进一步深入理解了大气急流对气候、生态、农业和社会的影响。”徐国保说。

大气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。

科学家已经观察到一种趋势，大气急流正在逐渐向北移动。徐国保说，当把我们重建的大气急流变化和作物收成好坏联系起来时，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也可能增加。这些发现为研究未来大气急流变化和欧洲极端天气事件如野火、热浪的变化联系提供了先例。下一步，这支“多国部队”计划继续研究大气急流对其他地域乃至全球极端气候的影响。

相关论文信息：

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