摘要gydF4y2Ba
极端高温事件的频率、持续时间和强度正在增加，预计到本世纪末将进一步增加gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba．尽管极端温度对生物系统有相当大的影响gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba7gydF4y2Ba，gydF4y2Ba8gydF4y2Ba在美国，我们不知道哪些物种和地点在全球范围内暴露最多。在这里，我们提供了陆地脊椎动物暴露于未来极端热事件的全球评估。我们使用1950年至2099年的日最高温度数据来量化陆地脊椎动物未来暴露于高频、持续时间和强度的极端高温事件。在高温室气体排放情景下(共享社会经济路径5-8.5 (SSP5-8.5);到2099年，41.0%的陆地脊椎动物(31.1%的哺乳动物、25.8%的鸟类、55.5%的两栖动物和51.0%的爬行动物)将暴露在超过其历史水平的极端高温事件中，至少一半的分布将如此。中-高级以下(SSP3-7.0;3.6°C更温暖的世界)和中间(SSP2-4.5;全球变暖2.7°C)排放情景下，对所有脊椎动物的估计分别为28.8%和15.1%。重要的是，低排放的未来(SSP1-2.6，全球变暖1.8°C)将大大减少脊椎动物的总体暴露(6.1%的物种)，并可以完全防止许多物种组合的暴露。中纬度组合(沙漠，灌丛和草地生物群落)，而不是热带gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba在未来的极端高温事件中，美国将面临最严重的暴露。到2099年，根据SSP5-8.5，平均有3773种陆生脊椎动物(11.2%)将面临半年以上的极端高温事件。总的来说，未来的极端热事件将迫使许多物种和组合进入持续的严重热应力。迫切需要大幅削减温室气体排放，以限制物种暴露在极端温度下。gydF4y2Ba
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5个gcm的NEX-GDDP CMIP6气候数据层由NEX-GDDP CMIP6网页(gydF4y2Bahttps://nccs.nasa.gov/services/data-collections/land-based-products/NEX-GDDP-CMIP6gydF4y2Ba；于2022年1月访问)。5个gcm的NEX-GDDP CMIP5气候数据层来自亚马逊网络服务(gydF4y2Bahttps://data.nasa.gov/Earth-Science/Amazon-Web-Services-NASA-Earth-Exchange-NEX-Global/7yme-6yjrgydF4y2Ba；访问2020年11月)。低排放情景的气候数据是从哥白尼气候数据存储(CMIP6)的原始CMIP6运行(粗分辨率)下载的。gydF4y2Bahttps://cds.climate.copernicus.eugydF4y2Ba；于2022年1月访问)。ECMFW ERA5数据来自哥白尼气候数据存储(gydF4y2Bahttps://cds.climate.copernicus.eugydF4y2Ba；访问2020年11月)。哺乳动物和两栖动物的物种分布数据可从IUCN (gydF4y2Bahttps://iucn.orggydF4y2Ba；2020年11月)，国际鸟盟的鸟类(gydF4y2Bahttps://birdlife.orggydF4y2Ba；2020年11月);GARD计划的爬行动物(gydF4y2Bahttps://doi.org/10.5061/dryad.9cnp5hqmbgydF4y2Ba；访问2020年11月)。生理热耐受数据来自GlobTherm数据库(gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1038/sdata.2018.22gydF4y2Ba；访问2020年11月)。gydF4y2Ba源数据gydF4y2Ba提供了这篇论文。gydF4y2Ba
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确认gydF4y2Ba
我们感谢IUCN的工作人员公开物种分布数据;j·罗森布拉特允许我们使用他的服务器。U.R.和S.M.承认获得了以色列科学基金会的资助。ISF-406/19);通用汽车得到了瑞士旱地环境与能源研究所以及计划与预算委员会博士后奖学金的支持。所用的气候情景来自NEX-GDDP CMIP6数据集，由气候分析小组和NASA艾姆斯研究中心利用NASA地球交换系统编制，并由NASA气候模拟中心(NCCS)分发。我们感谢内盖夫本-古里安大学(BGU HPC)和内盖夫计算机科学系集群本-古里安大学(BGU se - cs - dt)的高性能计算设施提供的计算资源。gydF4y2Ba
作者信息gydF4y2Ba
作者及隶属关系gydF4y2Ba
贡献gydF4y2Ba
G.M.构思了这项研究，开发了方法，处理了所有的数据处理，进行了分析，并根据来自t.i.、S.M.和U.R.的输入生成了数据。所有作者都为撰写手稿做出了贡献。gydF4y2Ba
相应的作者gydF4y2Ba
道德声明gydF4y2Ba
相互竞争的利益gydF4y2Ba
作者声明没有利益竞争。gydF4y2Ba
同行评审gydF4y2Ba
同行评审信息gydF4y2Ba
自然gydF4y2Ba感谢Raymond Huey, Alex Pigot和其他匿名审稿人对本工作的同行评审所做的贡献。gydF4y2Ba同行评审报告gydF4y2Ba是可用的。gydF4y2Ba
额外的信息gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。gydF4y2Ba
扩展的数据图形和表格gydF4y2Ba
扩展数据图1估算物种暴露于极端热事件范围的方法概述。gydF4y2Ba
用科罗拉多河蟾蜍的地理范围来说明gydF4y2BaIncilius alvariusgydF4y2Ba．gydF4y2Ba阶段1gydF4y2Ba:以1950年至2005年99%日最高气温的空间最大值(PTmaxgydF4y2Ba99gydF4y2Ba-由红色箭头表示)。gydF4y2Ba第二及第三阶段gydF4y2Ba:极端热事件指标-未来(每个指标前用字母F表示)和历史(每个指标前用字母H表示)时期的频率(F)、持续时间(D)和强度(I)通过比较PTmax计算gydF4y2Ba99gydF4y2Ba每个网格单元为每年的日最高温度时间序列。日最高温度连续超过5天或10天高于物种特有阈值，即为极端事件。gydF4y2Ba第四阶段gydF4y2Ba:为了指定网格单元暴露，将每年的未来极端事件度量值与历史度量值的最大值(HfgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba,高清gydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba， HIgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba)．阶段2至4每年重复(由圆形箭头表示)。gydF4y2Ba
扩展数据图2物种特定阈值的比较(PTmaxgydF4y2Ba99gydF4y2Ba)和生理上热耐受性。gydF4y2Ba
物种生理热耐受上限数据[哺乳动物和鸟类的热中性区上限边界(UTNZ);将爬行动物和两栖动物的临界热最大值(CTmax)与模型特定物种特定阈值(PTmax)进行比较gydF4y2Ba99gydF4y2Ba)从NEX-GDDP CMIP6数据集估计每个分类组。两边未调整的p值和ρ -斯皮尔曼的相关系数显示。1:1的直线用红色虚线表示。gydF4y2Ba
图3不同阈值和数据集下物种地理范围暴露。gydF4y2Ba
研究结果gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BabgydF4y2Ba当定义极端热事件所需的最小天数超过10天而不是5天时(使用nexx - gddp CMIP6数据集)，gydF4y2BacgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BadgydF4y2Ba使用粗分辨率数据集(~96.5 kmgydF4y2Ba2gydF4y2Ba网状细胞;CMIP6原始运行)，gydF4y2BaegydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba根据年平均气温(NEP-GDDP CMIP6)估算gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba为NEX-GDDP CMIP5数据集。（gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，gydF4y2BacgydF4y2Ba，gydF4y2Ba和ggydF4y2Ba)到2099年，在其一半以上的地理范围内暴露于极端热事件的物种的百分比，通过物种范围内所有三个指标的空间聚合暴露来量化。给出了五个gcm(不同点形状)的实际估计值(中位数模型为实心三角形)。（gydF4y2BabgydF4y2Ba，gydF4y2BadgydF4y2Ba,gydF4y2BahgydF4y2Ba)随着时间的推移暴露于极端热事件的平均范围百分比，即暴露于物种范围内所有三个指标的总和。侧面面板表示中位数模型(圆)和范围(最大和最小模型估计值的误差条)的平均百分比范围曝光。根据每个SSP场景，给出了来自五个gcm的估计(中位数模型突出显示为实线)。gydF4y2BaegydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba与另一个面板相同，但使用年平均温度数据(见gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)．与工业化前条件(1850-1900)相比，到2100年的情景和相应的平均全球变暖:SSP1-2.6(1.8°C)、SSP2-4.5(2.7°C)、SSP3-7.0(3.6°C)和SSP5-8.5(4.4°C)。gydF4y2Ba
扩展数据图4到2099年，在14个生物群落类型中，每个组合中暴露于极端热事件的物种的平均百分比。gydF4y2Ba
结果显示为gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba．频率,gydF4y2BabgydF4y2Ba．持续时间,gydF4y2BacgydF4y2Ba．所有陆地脊椎动物和主要分类类群的极端事件强度。柱状图上方的数字代表相应的生物群落类型(图上方提供了图例)。结果显示了SSP5-8.5。其他情况的结果见补充图SgydF4y2Ba27gydF4y2Ba- sgydF4y2Ba29gydF4y2Ba．与工业化前(1850-1900年)相比，SSP5-8.5对应到2100年全球平均变暖4.4°C。gydF4y2Ba
扩展数据图5 2099年因极端热事件而面临风险的脊椎动物组合的空间格局，粗分辨率数据(~96.5 kmgydF4y2Ba2gydF4y2Ba网格单元)气候数据。gydF4y2Ba
暴露的组合水平(即每个网格单元)被量化为暴露在每个网格单元中的物种的百分比gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BacgydF4y2Ba频率,gydF4y2BadgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba持续时间,gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba极端事件的强度超过其历史水平(相应的纬度模式为每96.5公里的平均值gydF4y2Ba2gydF4y2Ba中给出了网格纬向带gydF4y2BajgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BalgydF4y2Ba)．显示了五个大气环流模型的中位数估计值。与工业化前条件(1850-1900)相比，到2100年的情景和相应的平均全球变暖:SSP1-2.6(1.8°C)、SSP2-4.5(2.7°C)、SSP3-7.0(3.6°C)和SSP5-8.5(4.4°C)。gydF4y2Ba
图6 2099年热带物种对平均温度和极端温度脆弱性的区域对比。gydF4y2Ba
显示脊椎动物物种暴露于极端高温事件和年平均温度的组合水平百分比的双变量地图(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)．对于极端热事件，通过在整个物种范围内对所有三个指标的暴露进行空间聚合来量化联合暴露(与图中相同)。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)，在每~24.1 km范围内聚集物种暴露百分比gydF4y2Ba2gydF4y2Ba网状细胞。gydF4y2BabgydF4y2Ba显示了暴露于极端热事件(黄色)和年平均温度(蓝色)的组合水平的纬度格局。平滑线表示物种暴露百分比与每个网格单元的纬度值(GAM;双侧未调整P < 0.001)。显示了五个大气环流模型的中位数估计值。给出了SSP5-8.5情景的结果——与工业化前的条件(1850-1900)相比，到2099年变暖4.4°C。gydF4y2Ba
扩展数据图7 2099年因极端热事件而面临风险的哺乳动物组合的空间格局。gydF4y2Ba
暴露的组合水平(即每个网格单元)被量化为暴露在每个网格单元中的物种的百分比gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BacgydF4y2Ba频率,gydF4y2BadgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba持续时间,gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba极端事件强度大于历史水平。以纬向格局为每~24.1 km的平均值gydF4y2Ba2gydF4y2Ba纬向带显示在gydF4y2BajgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BalgydF4y2Ba．见补充图SgydF4y2Ba12gydF4y2Ba到SgydF4y2Ba15gydF4y2Ba使用SSP3-7.0查看结果。地图显示了五个全球气候变化模型的估计中位数。与工业化前条件(1850-1900)相比，到2100年的情景和相应的平均全球变暖:SSP1-2.6(1.8°C)、SSP2-4.5(2.7°C)、SSP3-7.0(3.6°C)和SSP5-8.5(4.4°C)。gydF4y2Ba
扩展数据图8 2099年因极端热事件而面临风险的鸟类组合的空间格局。gydF4y2Ba
暴露的组合水平(即每个网格单元)被量化为暴露在每个网格单元中的物种的百分比gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BacgydF4y2Ba频率,gydF4y2BadgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba持续时间,gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba极端事件强度大于历史水平。以纬向格局为每~24.1 km的平均值gydF4y2Ba2gydF4y2Ba纬向带显示在gydF4y2BajgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BalgydF4y2Ba．见补充图SgydF4y2Ba12gydF4y2Ba到SgydF4y2Ba15gydF4y2Ba使用SSP3-7.0查看结果。地图显示了五个全球气候变化模型的估计中位数。与工业化前条件(1850-1900)相比，到2100年的情景和相应的平均全球变暖:SSP1-2.6(1.8°C)、SSP2-4.5(2.7°C)、SSP3-7.0(3.6°C)和SSP5-8.5(4.4°C)。gydF4y2Ba
扩展数据图9 2099年因极端热事件而面临风险的两栖动物组合空间格局。gydF4y2Ba
暴露的组合水平(即每个网格单元)被量化为暴露在每个网格单元中的物种的百分比gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BacgydF4y2Ba频率,gydF4y2BadgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba持续时间,gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba极端事件强度大于历史水平。以纬向格局为每~24.1 km的平均值gydF4y2Ba2gydF4y2Ba纬向带显示在gydF4y2BajgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BalgydF4y2Ba．见补充图SgydF4y2Ba12gydF4y2Ba到SgydF4y2Ba15gydF4y2Ba使用SSP3-7.0查看结果。地图显示了五个全球气候变化模型的估计中位数。与工业化前条件(1850-1900)相比，到2100年的情景和相应的平均全球变暖:SSP1-2.6(1.8°C)、SSP2-4.5(2.7°C)、SSP3-7.0(3.6°C)和SSP5-8.5(4.4°C)。gydF4y2Ba
扩展数据图10 2099年极端热事件导致爬行动物群体风险的空间格局。gydF4y2Ba
暴露的组合水平(即每个网格单元)被量化为暴露在每个网格单元中的物种的百分比gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BacgydF4y2Ba频率,gydF4y2BadgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba持续时间,gydF4y2BaggydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2Ba极端事件强度大于历史水平。以纬向格局为每~24.1 km的平均值gydF4y2Ba2gydF4y2Ba纬向带显示在gydF4y2BajgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BalgydF4y2Ba．见补充图SgydF4y2Ba12gydF4y2Ba到SgydF4y2Ba15gydF4y2Ba使用SSP3-7.0查看结果。地图显示了五个全球气候变化模型的估计中位数。与工业化前条件(1850-1900)相比，到2100年的情景和相应的平均全球变暖:SSP1-2.6(1.8°C)、SSP2-4.5(2.7°C)、SSP3-7.0(3.6°C)和SSP5-8.5(4.4°C)。gydF4y2Ba
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Murali G.， Iwamura T.， Meiri S.。gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba未来的极端温度威胁着陆地脊椎动物。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba(2023)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05606-zgydF4y2Ba
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