東京奧運(yùn)遭遇高溫，熱浪頻發(fā)帶給人類的影響有多大？
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2020東京奧運(yùn)會(huì)，自開賽就被高溫、潮濕的天氣所籠罩。
2021年8月5日中午，東京的氣溫達(dá)到34℃ [1]，在濕度達(dá)到了64%的情況下，體感溫度接近43℃ [33]，預(yù)計(jì)將成為奧運(yùn)會(huì)有記錄以來溫度最高的一次 [2]。此前，最熱的夏季奧運(yùn)會(huì)在雅典，日間最高氣溫為34.2?C [2]。
而這樣的天氣，對(duì)參賽運(yùn)動(dòng)員，特別是室外項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)選手無疑是一次極大的考驗(yàn)，不少運(yùn)動(dòng)員中暑、脫水 [3]。7月23日，俄羅斯射箭選手斯維特拉娜·貢博耶娃（Svetlana Gomboeva）在完成資格賽后因高溫暈倒，被擔(dān)架抬離現(xiàn)場(chǎng)；28日舉行的網(wǎng)球比賽中，西班牙網(wǎng)球選手保拉·巴多薩（Paula Badosa）因中暑中途退賽，坐輪椅離開賽場(chǎng)；同樣因?yàn)楦邷?，俄羅斯奧運(yùn)隊(duì)選手梅德維德夫不得不兩次申請(qǐng)醫(yī)療暫停 [4]。
特別是女子個(gè)人公路賽，67名參賽選手中只有48名完成了比賽，近三分之一的車手未能完賽 [5]。賽道坡度大之外，天氣濕熱也是重要原因。
人體對(duì)于高溫的承受度是有臨界點(diǎn)的。人體核心溫度的最佳水平為37℃，超過此溫度，人體功能就會(huì)快速受損。研究表明，核心溫度升高0.2℃，會(huì)損害多任務(wù)能力；升高0.9℃，損害神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)能力；升高3℃，可引起中暑；升高5℃，即有可能致死 [6]。
在 “溫度” 之外，“濕度” 因素對(duì)人體的影響同樣很大。
當(dāng)空氣濕度過大，人體中松果腺體分泌出的松果激素量增加，甲狀腺素及腎上腺素的濃度相對(duì)降低，細(xì)胞就會(huì) “偷懶”，人就會(huì)無精打采、萎靡不振 [7]。高溫高濕直接影響運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技水平。研究表明，在長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)過程中，為防止核心體溫過度升高，機(jī)體會(huì)將代謝產(chǎn)生的熱量從正在工作的肌肉中轉(zhuǎn)移到皮膚上，然后散發(fā)到環(huán)境中。而在炎熱與潮濕疊加的條件下，皮膚就不再能輕易將代謝熱散發(fā)到周圍的環(huán)境。這種較低的散熱能力導(dǎo)致心血管過度緊張，運(yùn)動(dòng)員容易產(chǎn)生主觀疲憊，進(jìn)一步影響絕對(duì)運(yùn)動(dòng)能力，如降低運(yùn)動(dòng)速度 [8]。
既然空氣濕度和溫度會(huì)共同作用于人體健康，那么，是否有指標(biāo)可以同時(shí)衡量二者呢？答案是肯定的，它就是濕球溫度（Wet-bulb temperature，簡(jiǎn)稱TW）。
濕球溫度通過在相關(guān)傳感器或溫度計(jì)上包裹濕布來測(cè)量，因?yàn)樗恼舭l(fā)可以冷卻溫度計(jì)，如同人體通過汗水蒸發(fā)來保持內(nèi)部的溫度平衡。這與我們?cè)谙募靖稍锏目諝庵袝?huì)更涼爽的感受一致——干燥的空氣會(huì)加速水的蒸發(fā)速度，讓皮膚冷卻得更快 [9]。
研究發(fā)現(xiàn)，濕球溫度在21℃以下，是較為安全的溫度，人體不會(huì)出現(xiàn)不適感 [32]。但當(dāng)濕球溫度達(dá)到32℃，人們將無法進(jìn)行體力勞動(dòng)；而35℃的濕球溫度，是人體能夠承受的極限閾值，處于陰涼處的健康人類也會(huì)在數(shù)小時(shí)內(nèi)死亡 [30]。
另一個(gè)測(cè)量熱度和濕度的指標(biāo)，還有濕球黑球溫度（Wet-bulb globe temperature，簡(jiǎn)稱WBGT）。一般戶外比賽期間，環(huán)境條件通常使用濕球黑球溫度指數(shù)確定，由干球溫度（標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)）、濕球溫度（根據(jù)空氣的相對(duì)濕度和風(fēng)速來表示空氣中水分蒸發(fā)的真實(shí)容量）和太陽輻射（全球溫度）計(jì)算得出 [10]。
濕球黑球溫度在東京奧運(yùn)會(huì)上也被稱作是暑熱指數(shù)。在2020年東京奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)預(yù)防中暑信息網(wǎng)站上，可以查詢到暑熱指數(shù)指南 [31]。
可以看出，在濕球黑球溫度高于28℃時(shí)，中暑風(fēng)險(xiǎn)顯著增高，應(yīng)當(dāng)停止劇烈運(yùn)動(dòng)。今年的東京奧運(yùn)會(huì)網(wǎng)球比賽期間，奧委會(huì)就出臺(tái)了防暑政策，當(dāng)暑熱指數(shù)高于30.1oC時(shí)，將允許運(yùn)動(dòng)員使用叫暫停的規(guī)則 [11]。
值得注意的是，熱浪已經(jīng)不是第一次在日本出現(xiàn)，2018年夏季，日本遭遇過一次更為嚴(yán)重的致命熱浪。由于雨后緊接著熱浪，幾個(gè)主要城市的濕球溫度達(dá)到了30.9–31.5°C。短短11天之內(nèi)，超過70000人住院，34147人因高溫引發(fā)了相關(guān)疾病（其中47%的發(fā)病人群為65歲以上），1032人死亡 [12]。
回看歷史上的致命熱浪，高溫高濕的極端天氣帶來的挑戰(zhàn)是全球性的。
1995年，美國芝加哥發(fā)生熱浪天氣，短短五天之內(nèi)造成739人死亡，其中大多數(shù)都是老人和窮人，也再一次讓人們看到弱勢(shì)群體在災(zāi)難來臨時(shí)的脆弱性。那次的熱浪期間，濕球溫度達(dá)到29.4°C，濕球黑球溫度達(dá)到31°C [13]。
在2015年印度熱浪中，安得拉邦的濕球溫度達(dá)到了30°C。盡管當(dāng)?shù)氐娜藗円呀?jīng)適應(yīng)了高溫，但這場(chǎng)熱浪還是造成了大約2500人死亡。對(duì)空調(diào)需求的增加還導(dǎo)致一些城市停電，室內(nèi)降溫的要求更加難以滿足 [14]。同時(shí)還伴隨著很高的牲畜死亡率，僅在2015年5月，印度就有1700萬只雞死亡 [15]。不久之后，另一場(chǎng)濕球溫度為 30-33°C的熱浪在巴基斯坦造成2000人死亡 [14]。
有研究表明，2001-2010年間，全球中暑死亡人數(shù)增加了2300% 以上 [16]。在前工業(yè)化時(shí)代的氣候條件下，每年有約9.9億人經(jīng)歷著31°C的濕球溫度（1995年芝加哥致命熱浪的峰值），9700萬人暴露于33°C或以上的濕球黑球溫度；到2020年，則有12.8億人暴露于31°C的濕球溫度，2.75億人暴露于33°C的濕球黑球溫度 [17]。
在全球氣溫上升2°C的情景下，每年更頻繁暴露于31°C濕球溫度的人數(shù)將增加到 22.8 億（不考慮人口增長）；而如果全球氣溫上升3°C，這一人數(shù)將增至32.5億；若升溫至4.5°C，這一數(shù)目將達(dá)到47.1億 [17]。
同一項(xiàng)研究預(yù)測(cè)，即使在控制二氧化碳排放的低排放情景下，到2100年，假設(shè)人口分布與今天相同，全球約有48%的人口，每年至少有20天在經(jīng)歷致命的高溫潮濕天氣，影響將波及印度尼西亞和中國東部的部分地區(qū) [18]。
熱浪來襲，帶給人類的挑戰(zhàn)也是全方位的。極端高溫和潮濕的環(huán)境，會(huì)損害勞動(dòng)生產(chǎn)率和戶外工作時(shí)長。從全球尺度來看，如果濕球黑球溫度升高2℃，全球勞動(dòng)力能力可能會(huì)從80%下降到70%左右；而如果升高4℃，則會(huì)下降到60%以下 [19]。
此外，如果二氧化碳繼續(xù)增加、氣候變暖繼續(xù)加速，在熱帶和亞熱帶的大部分地區(qū)，牲畜將遭受終年高濕球溫度帶來的極端壓力。即使在高緯度地區(qū)，牲畜也將會(huì)有幾個(gè)月的時(shí)間無法在戶外飼養(yǎng)，這意味著乳制品、雞蛋和肉類產(chǎn)量的整體下降。
其他恒溫動(dòng)物，如哺乳動(dòng)物和鳥類，也會(huì)受到高濕球溫度的影響。因?yàn)轼B類需要更多能量來降溫，相較于大型哺乳動(dòng)物，它們面對(duì)極端濕熱天氣更為脆弱 [19]。在2010年的熱浪中，俄羅斯就發(fā)生了大量鳥類的死亡事件 [20]。
氣候變化顯著增加致命熱浪的發(fā)生概率，也將對(duì)我國不少地區(qū)的宜居性和宜業(yè)性構(gòu)成挑戰(zhàn)，尤其是我國有26%的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人口和28%的工業(yè)勞動(dòng)人口需要從事某種程度的戶外工作 [21]，這意味著一半以上的勞動(dòng)人口在氣候變化面前更為脆弱。
根據(jù)麥肯錫全球研究院估計(jì)，因極端高溫和潮濕，中國每年受損的戶外工作時(shí)長平均占比將從目前的4%增至2030年的6.5%，到2050年，這一比例將達(dá)到9% [22]。這意味著到2050年，中國因此損失的GDP將比現(xiàn)在增加一倍（從1.5%增至2~3%），相當(dāng)于平均每年有1~1.5萬億美元的GDP面臨風(fēng)險(xiǎn) [23]。
2020年刊發(fā)在《氣候雜志》（Journal of Climate）的一篇研究顯示，過去半個(gè)世紀(jì)，中國西部的夏季平均濕球溫度增加了1.17°C，東部增加了0.70°C [26]。有關(guān)極端濕球溫度的研究發(fā)現(xiàn)，其在中國南方的出現(xiàn)頻率最高，在中國東部的持續(xù)時(shí)間比在中國西北部更長 [24]。相較于高溫，極度潮濕的天氣更容易讓人產(chǎn)生中暑等不良反應(yīng) [25]。
如果全球溫升的態(tài)勢(shì)依然延續(xù)，到21世紀(jì)40年代，無論中國的西部還是東部地區(qū)，夏季的平均氣溫都將達(dá)到1961-2015年間的最熱極值；到21世紀(jì)60年代，上述地區(qū)半數(shù)以上的夏季將比1961-2015年間的年均氣溫高約3.0°C [26]。
特別是我國華北地區(qū)，根據(jù)《自然-通訊》（Nature Communications ）2018年發(fā)表的研究，受氣候變化和農(nóng)業(yè)灌溉的共同影響，如果不加速減排的步伐，2070年至2100年，華北平原氣溫將多次邁過35°C濕球溫度的門檻，因?yàn)闃O端熱浪而不再宜居 [27]。
研究強(qiáng)調(diào)了華北平原農(nóng)田灌溉對(duì)熱浪侵襲的作用。研究人員解釋說，盡管空氣中額外的水分會(huì)在近地面產(chǎn)生一定的局部冷卻效應(yīng)，但農(nóng)田灌溉會(huì)加強(qiáng)蒸散作用，增加空氣濕度，而且額外的水蒸氣本身也是溫室氣體，從而導(dǎo)致以濕球溫度為指標(biāo)的熱浪出現(xiàn)明顯上升。這一作用將達(dá)到驚人的0.5°C [28]。
“尤其令人擔(dān)憂的是，夜間高溫正成為日益嚴(yán)重的威脅，這意味著白天需要應(yīng)對(duì)灼熱天氣的人們晚上依然無法喘息，從而導(dǎo)致致命的中暑”，英國雷丁大學(xué)氣候科學(xué)家 Buwen Dong 說，我們需要減緩熱浪侵襲的步伐，而不僅僅是試圖適應(yīng)它們，這對(duì)于拯救生命至關(guān)重要 [29]。
制版編輯 | 盧卡斯
