地球的热带地区正在逐渐变大

近些年来，生活在云南、广西和广东等省的北部，以及贵州、湖南、江西、福建等省的南部等地区的人们有种感觉，当地的气候类型正在悄悄地改变：全年气温较高，四季界限不明显，日温度变化大于年温度变化，降水集中分布在夏季。这是偶尔发生的？还是一种错觉呢？

科研人员告诉你：你的感觉没有错——地球的热带地区正在逐渐变大，导致这些原来不在热带范围内的地区，正在受这一改变的直接影响，如图1所示。

图1：热带地区正在变大示意图（图片来源于网络）

中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所（以下称“安光所”）大气光学中心研究员魏合理课题组的博士生唐超礼通过长期对探空大数据分析，研究结果间接证实了地球的热带地区正在变大。

热带地区正在变大又称热带膨胀

热带地处赤道两侧，位于南北回归线以内的地球中部区域，约占全球总面积39.8%。正午的太阳终年垂直照射在热带范围内，因此，这一地带能得到强烈的阳光照射，气候炎热。热带地区的炎热气候对全球的降水、陆地、季风和洋流均有重要影响。

在这些影响发生的过程中，温暖潮湿的空气从赤道地区到达南北两极，从而提升了中南美洲、中南非洲、东南亚以及大洋洲部分地区的气温。据之前的气候模型预测，全球变暖将导致热带地区的膨胀。迄今为止，这些模型显示，在未来100年中，热带地区将分别向南向北扩大2.5纬度左右，如图2所示。

图2：地球热带正向南北两极扩大示意图（图片来源于网络）

安光所的研究结果表明，在过去40年中，地球热带地区已经向北有了更多扩张。如果这一趋势继续发展，亚热带地区的生态系统将承受巨大压力，热带疾病的传播将加速，而生活在这里的人们也将受到诸多不利的影响。

对流层顶高度和温度的变化已是全球气候变化的重要标志

地球对流层位于大气的最低层，集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度（即对流层顶）随地理纬度和季节而变化，它的高度因纬度而不同，在低纬度地区平均高度为17～18公里，在中纬度地区平均为10～12公里，极地平均为8～9公里，并且夏季高于冬季。对流层顶是对流层和平流层之间一个明显的过渡层，是反映各种大气过程的一个很好的指示器，它在气压形势、气团平流、大气环流形势更替等作用下发生变化，阻碍着积雨云顶的垂直发展、气溶胶和水汽的垂直交换，如图3所示。此外，大气急流、飞机颠簸、臭氧层顶等重要物理、化学现象均与对流层顶的位置、强度及其变动密切相关。因此对流层顶高度和温度的变化已成为全球气候变化的重要标志。

图3：对流层大气受热过程示意图（图片来源于网络）

安光所大气光学中心唐超礼等利用我国近40年大约200万次探空气球观测数据系统地分析了中国区域对流层顶高度和温度的时空季节分布特性和变化趋势，获得了中国区域不同经纬度的对流层顶高度年际变化趋势及其冷点温度随纬度和经度的分布规律。

研究表明近40年我国对流层顶高度逐年升高（图4a）、温度逐年降低（图4b）；并首次发现了高纬度地区的对流层顶高度比低纬度地区升高更快，即高纬度地区和热带低纬度间的对流层顶高度之差逐年缩小（图4c），而纬度间的对流层顶温度之差逐年扩大（图4d），此结果进一步证实了近年来地球的热带地区正在变大（热带膨胀）。该研究对认识温室气体增多导致的对流层变暖和由于臭氧减少导致的平流层变冷等气候变化趋势及其建立和检验对流层大气模式等具有重要的参考价值。

相关工作以 Distribution and trends of the cold-point tropopause over China from1979 to 2014 based on radiosonde dataset 为题已发表在《大气研究》（Atmospheric Research，doi:10.1016/j.atmosres. 2017.04.008）杂志上。

此项研究工作得到了国家高技术项目和自然科学基金项目的支持。

图4：中国区域对流层顶高度（H-CPT）和温度（T-CPT）的时空变化趋势.

(a)全国平均对流层顶高度的年际变化趋势(1979-2014);

(b)全国平均对流层顶温度的年际变化趋势;

(c)不同纬度带的对流层顶高度年际变化趋势;

(d)不同纬度带的对流层顶温度年际变化趋势