东京奥运遭遇高温，热浪频发带给人类的影响有多大？
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2020东京奥运会，自开赛就被高温、潮湿的天气所笼罩。
2021年8月5日中午，东京的气温达到34℃ [1]，在湿度达到了64%的情况下，体感温度接近43℃ [33]，预计将成为奥运会有记录以来温度最高的一次 [2]。此前，最热的夏季奥运会在雅典，日间最高气温为34.2˚c [2]。
而这样的天气，对参赛运动员，特别是室外项目的运动选手无疑是一次极大的考验，不少运动员中暑、脱水 [3]。7月23日，俄罗斯射箭选手斯维特拉娜·贡博耶娃（svetlana gomboeva）在完成资格赛后因高温晕倒，被担架抬离现场；28日举行的网球比赛中，西班牙网球选手保拉·巴多萨（paula badosa）因中暑中途退赛，坐轮椅离开赛场；同样因为高温，俄罗斯奥运队选手梅德维德夫不得不两次申请医疗暂停 [4]。
特别是女子个人公路赛，67名参赛选手中只有48名完成了比赛，近三分之一的车手未能完赛 [5]。赛道坡度大之外，天气湿热也是重要原因。
人体对于高温的承受度是有临界点的。人体核心温度的最佳水平为37℃，超过此温度，人体功能就会快速受损。研究表明，核心温度升高0.2℃，会损害多任务能力；升高0.9℃，损害神经肌肉协调能力；升高3℃，可引起中暑；升高5℃，即有可能致死 [6]。
在 “温度” 之外，“湿度” 因素对人体的影响同样很大。
当空气湿度过大，人体中松果腺体分泌出的松果激素量增加，甲状腺素及肾上腺素的浓度相对降低，细胞就会 “偷懒”，人就会无精打采、萎靡不振 [7]。高温高湿直接影响运动员的竞技水平。研究表明，在长时间的运动过程中，为防止核心体温过度升高，机体会将代谢产生的热量从正在工作的肌肉中转移到皮肤上，然后散发到环境中。而在炎热与潮湿叠加的条件下，皮肤就不再能轻易将代谢热散发到周围的环境。这种较低的散热能力导致心血管过度紧张，运动员容易产生主观疲惫，进一步影响绝对运动能力，如降低运动速度 [8]。
既然空气湿度和温度会共同作用于人体健康，那么，是否有指标可以同时衡量二者呢？答案是肯定的，它就是湿球温度（wet-bulb temperature，简称tw）。
湿球温度通过在相关传感器或温度计上包裹湿布来测量，因为水的蒸发可以冷却温度计，如同人体通过汗水蒸发来保持内部的温度平衡。这与我们在夏季干燥的空气中会更凉爽的感受一致——干燥的空气会加速水的蒸发速度，让皮肤冷却得更快 [9]。
研究发现，湿球温度在21℃以下，是较为安全的温度，人体不会出现不适感 [32]。但当湿球温度达到32℃，人们将无法进行体力劳动；而35℃的湿球温度，是人体能够承受的极限阈值，处于阴凉处的健康人类也会在数小时内死亡 [30]。
另一个测量热度和湿度的指标，还有湿球黑球温度（wet-bulb globe temperature，简称wbgt）。一般户外比赛期间，环境条件通常使用湿球黑球温度指数确定，由干球温度（标准温度计）、湿球温度（根据空气的相对湿度和风速来表示空气中水分蒸发的真实容量）和太阳辐射（全球温度）计算得出 [10]。
湿球黑球温度在东京奥运会上也被称作是暑热指数。在2020年东京奥运会、残奥会预防中暑信息网站上，可以查询到暑热指数指南 [31]。
可以看出，在湿球黑球温度高于28℃时，中暑风险显著增高，应当停止剧烈运动。今年的东京奥运会网球比赛期间，奥委会就出台了防暑政策，当暑热指数高于30.1ºc时，将允许运动员使用叫暂停的规则 [11]。
值得注意的是，热浪已经不是第一次在日本出现，2018年夏季，日本遭遇过一次更为严重的致命热浪。由于雨后紧接着热浪，几个主要城市的湿球温度达到了30.9–31.5°c。短短11天之内，超过70000人住院，34147人因高温引发了相关疾病（其中47%的发病人群为65岁以上），1032人死亡 [12]。
回看历史上的致命热浪，高温高湿的极端天气带来的挑战是全球性的。
1995年，美国芝加哥发生热浪天气，短短五天之内造成739人死亡，其中大多数都是老人和穷人，也再一次让人们看到弱势群体在灾难来临时的脆弱性。那次的热浪期间，湿球温度达到29.4°c，湿球黑球温度达到31°c [13]。
在2015年印度热浪中，安得拉邦的湿球温度达到了30°c。尽管当地的人们已经适应了高温，但这场热浪还是造成了大约2500人死亡。对空调需求的增加还导致一些城市停电，室内降温的要求更加难以满足 [14]。同时还伴随着很高的牲畜死亡率，仅在2015年5月，印度就有1700万只鸡死亡 [15]。不久之后，另一场湿球温度为 30-33°c的热浪在巴基斯坦造成2000人死亡 [14]。
有研究表明，2001-2010年间，全球中暑死亡人数增加了2300% 以上 [16]。在前工业化时代的气候条件下，每年有约9.9亿人经历着31°c的湿球温度（1995年芝加哥致命热浪的峰值），9700万人暴露于33°c或以上的湿球黑球温度；到2020年，则有12.8亿人暴露于31°c的湿球温度，2.75亿人暴露于33°c的湿球黑球温度 [17]。
在全球气温上升2°c的情景下，每年更频繁暴露于31°c湿球温度的人数将增加到 22.8 亿（不考虑人口增长）；而如果全球气温上升3°c，这一人数将增至32.5亿；若升温至4.5°c，这一数目将达到47.1亿 [17]。
同一项研究预测，即使在控制二氧化碳排放的低排放情景下，到2100年，假设人口分布与今天相同，全球约有48%的人口，每年至少有20天在经历致命的高温潮湿天气，影响将波及印度尼西亚和中国东部的部分地区 [18]。
热浪来袭，带给人类的挑战也是全方位的。极端高温和潮湿的环境，会损害劳动生产率和户外工作时长。从全球尺度来看，如果湿球黑球温度升高2℃，全球劳动力能力可能会从80%下降到70%左右；而如果升高4℃，则会下降到60%以下 [19]。
此外，如果二氧化碳继续增加、气候变暖继续加速，在热带和亚热带的大部分地区，牲畜将遭受终年高湿球温度带来的极端压力。即使在高纬度地区，牲畜也将会有几个月的时间无法在户外饲养，这意味着乳制品、鸡蛋和肉类产量的整体下降。
其他恒温动物，如哺乳动物和鸟类，也会受到高湿球温度的影响。因为鸟类需要更多能量来降温，相较于大型哺乳动物，它们面对极端湿热天气更为脆弱 [19]。在2010年的热浪中，俄罗斯就发生了大量鸟类的死亡事件 [20]。
气候变化显著增加致命热浪的发生概率，也将对我国不少地区的宜居性和宜业性构成挑战，尤其是我国有26%的农业劳动人口和28%的工业劳动人口需要从事某种程度的户外工作 [21]，这意味着一半以上的劳动人口在气候变化面前更为脆弱。
根据麦肯锡全球研究院估计，因极端高温和潮湿，中国每年受损的户外工作时长平均占比将从目前的4%增至2030年的6.5%，到2050年，这一比例将达到9% [22]。这意味着到2050年，中国因此损失的gdp将比现在增加一倍（从1.5%增至2~3%），相当于平均每年有1~1.5万亿美元的gdp面临风险 [23]。
2020年刊发在《气候杂志》（journal of climate）的一篇研究显示，过去半个世纪，中国西部的夏季平均湿球温度增加了1.17°c，东部增加了0.70°c [26]。有关极端湿球温度的研究发现，其在中国南方的出现频率最高，在中国东部的持续时间比在中国西北部更长 [24]。相较于高温，极度潮湿的天气更容易让人产生中暑等不良反应 [25]。
如果全球温升的态势依然延续，到21世纪40年代，无论中国的西部还是东部地区，夏季的平均气温都将达到1961-2015年间的最热极值；到21世纪60年代，上述地区半数以上的夏季将比1961-2015年间的年均气温高约3.0°c [26]。
特别是我国华北地区，根据《自然-通讯》（nature communications ）2018年发表的研究，受气候变化和农业灌溉的共同影响，如果不加速减排的步伐，2070年至2100年，华北平原气温将多次迈过35°c湿球温度的门槛，因为极端热浪而不再宜居 [27]。
研究强调了华北平原农田灌溉对热浪侵袭的作用。研究人员解释说，尽管空气中额外的水分会在近地面产生一定的局部冷却效应，但农田灌溉会加强蒸散作用，增加空气湿度，而且额外的水蒸气本身也是温室气体，从而导致以湿球温度为指标的热浪出现明显上升。这一作用将达到惊人的0.5°c [28]。
“尤其令人担忧的是，夜间高温正成为日益严重的威胁，这意味着白天需要应对灼热天气的人们晚上依然无法喘息，从而导致致命的中暑”，英国雷丁大学气候科学家 buwen dong 说，我们需要减缓热浪侵袭的步伐，而不仅仅是试图适应它们，这对于拯救生命至关重要 [29]。
制版编辑 | 卢卡斯
