在全球变暖背景下，热浪、强降水、干旱等极端事件频发和强发的同时，各事件之间的时空联系也变得更加紧密，组成“并发”或者“继发”的复合极端事件。极端事件复合发生造成各事件的影响叠加、传导和放大，因此加深对复合极端事件的科学认识已成为多国政府和学术组织防灾减灾和应对气候变化工作中的重要内容之一。
在过去的近十年间，复合极端事件的科学研究发展迅速。虽然国内外已有部分综述论文回顾了某特定类型或特定区域复合极端事件的构成、变化等方面的研究进展，但仍缺少对多圈层复合极端事件的系统性总结、方法学介绍以及研究中所面临共性挑战的客观评述。
基于近350篇国内外论文，聚焦13种研究相对丰富的、认识较为清晰的复合极端事件（图1），北京师范大学郝增超教授和中国气象科学院陈阳研究员系统梳理了大气、水文、海洋等圈层中复合极端事件的定义、影响、机理、变化、归因、预估等方面的科学认识，探讨了复合极端事件研究和应对面临的挑战，展望了该研究领域的发展方向。
图1 气象(P-降水、T-气温、RH-相对湿度、V-风速)、水文(SM-土壤水含量、R-径流)、海洋(SS-风暴潮、SL-海平面、SST-海表温度、A-酸性、O2-含氧量、C-叶绿素)领域典型复合事件的组成示意图。图中“+”代表正异常，“-”代表负异常。不同学科、不同领域定义干旱和洪涝时可能考虑降水、土壤水含量或径流等多种变量。每个数字序号代表一类文中总结的复合事件，其包含的变量由线连接(涉及到多个领域的复合事件变量由虚线链接)，各类事件名称见图注。
通过上述总结和梳理，作者团队指出复合极端事件研究依然面临很大的挑战。在特征和影响量化、机理诊断、模式验证、检测归因、未来预估等方面的研究需要新理论、新方法和新工具甚至新的研究范式助力从单一极端事件向复合极端事件研究的跨越(图2)，进一步提升针对复合极端事件的风险评估和应对能力。针对每一项研究挑战，作者团队结合自身多年研究经验以及相关领域的国际发展态势提出了可能的解决方案，供读者参考和讨论。
图2 复合事件与单一事件研究方法比较。相较于单一变量极端事件，复合极端事件研究中(a)统计拟合和关键特征量化(以回归期为例)需在多维空间上考虑变量间依存关系; (b)机理分析需考虑不同事件驱动因子之间的相互作用，以及事件间的时空联系对暴露度和脆弱性的改变; (c)模式评估和订正需综合考虑对各变量本身边缘分布和变量联合分布的模拟能力和模拟偏差; (d)归因研究需量化各强迫因子对各变量本身特征的变化以及变量间关系变化的影响; (e)预估研究需充分考虑外强迫和内部变率的协同影响、更重视低概率-高影响事件(罕见强度、组合形式等)出现的可能性。
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中文版: 郝增超, 陈阳. 2024. 地球系统视角下的多圈层复合极端事件研究进展与展望. 中国科学: 地球科学, 54, doi: 10.1360/SSTe-2023-0060
英文版: Hao Z, Chen Y. 2024. Researchprogresses and prospects of multi-sphere compound extremes from the EarthSystem perspective. Science China Earth Sciences,https://doi.org/10.1007/s11430-023-1201-y
