研究将恶劣天气和气候变化联系起来

这篇文章最初还在运行360年耶鲁大学环境。

澳大利亚东南部刚刚经历了有记录以来最热的夏天:一些地区的气温连续50多天达到35摄氏度(95华氏度)。和气候变化，研究人员与世界天气归因项目能够说，可能是罪魁祸首。澳大利亚2016/17年夏季的平均气温现在比全球变暖开始前高出50倍。

这样的研究结果有助于人们了解气候变化对现实世界的影响,比如热浪、干旱和极端降水。研究人员在提供这些信息方面做得越来越好，越来越快。

气候归因的根源可以追溯到2004年，当时英国气象局的彼得·斯托特和他的同事发表了一篇论文第一份大报将气候变化归咎于与天气相关的灾难:他们的结论是，2003年致命的欧洲热浪造成的可能性至少是人类活动导致的全球变暖的两倍。“成千上万本不应该死的人死了，”斯托特说。“这确实突出了英国、法国和瑞士等相对富裕国家的脆弱性。”

在斯托特2004年发表这篇论文之前，研究人员一直在犹豫是否将任何一种天气事件归因于气候变化，因为气候如此混乱，自然地，年复一年变化如此之大。从那以后的十几年中，研究人员在弄清空气中二氧化碳浓度的上升对任何特定天气事件的可能性或严重程度有多大影响方面取得了巨大进展。当斯托特和他的同事们在2015年的一篇论文中重新审视2003年的热浪时，更好的模型和一个更温暖的世界让他们认为这样的事件发生的几率不仅“增加了一倍多”，而且增加了十倍。

一位专家说，有时你观察到的温度如果没有气候变化几乎是不可能达到的。

的美国气象学会简报自2012年以来，BAMS发表了一份从气候角度解释极端天气事件的年度报告，这使得归因研究的进展一目了然。它的第一版研究了六件事件，从异常的温度到干旱。的最新2016版应对20多个事件，从英国极端的冬季阳光(气候变化使其发生的可能性增加了1.5倍)到阿拉斯加极端的野火季节(气候变化使燃料干燥的可能性增加了34%到60%)。科学家现在可以处理较小的天气事件，更好地分离像厄尔尼诺这样的自然气候波动的影响，并开始处理更复杂的系统，像气旋。

这些分析的前沿是一些项目，旨在将恶劣天气归因于气候变化，因为极端事件实际上正在发生，而不是在一年或十年之后。2014年，在非营利研究和新闻机构气候中心(Climate Central)的支持下，启动了“世界天气属性”(World Weather Attribution, WWA)项目。该项目旨在实时得出结果，当灾难出现在新闻中时，救援组织就会关注，未来的救援资金也会更容易调动起来。到目前为止，他们已经处理了十几个事件，他们保持记录的分析只持续了五天。WWA科学家、牛津大学的气候建模专家弗里德里克·奥托(Friederike Otto)说:“关键是为公众辩论提供科学证据。”“这些争论发生在直接后果中。”

WWA迄今为止最快的分析提供了一窥归因科学研究人员所面临的挑战。2015年12月，大西洋风暴德斯蒙德登陆英国西北海岸。洪水和山体滑坡使火车停运，房屋被毁，并导致数万人断电。与此同时，气候科学家们恰巧坐在巴黎，为旨在将全球变暖控制在2摄氏度以下的《巴黎气候协定》敲定条款。世界自然基金会希望强调气候变化的影响，以帮助巴黎的讨论继续进行。12月5日的雨下得最厉害;奥托和她的同事在10号之前完成了他们的报告。奥托说:“我们基本上是通宵工作。”

他们的第一个任务是简单地定义事件，这比看起来要复杂得多。“降雨量是超过两周，还是一天之内，还是这个地区，还是上游?””奥托说。“这不是简单的。例如，在非洲，造成问题的往往不是干旱的严重程度，而是干旱期间土壤恢复的时间不足。确切地说，你如何定义一个事件将会影响结果，以及将其归因于气候变化的容易程度(或可能性)。以德斯蒙德风暴为例，洪水基本上是由24小时的单一洪水造成的。

科学家们可能更有理由问，是否有任何特定事件因气候变化而变得更糟。

下一个挑战是收集足够的数据。在一些地方，它根本不存在;例如，对于最近索马里的干旱，WWA所分析的最好的数据集只包括整个东非的20个雨量测量站，并辅以卫星数据。其他时候，访问也是个问题。奥托说，对于德斯蒙德风暴，WWA不得不依赖于苏格兰的一个单一的开放气象站，并在降雨数据发布一个月后用预报来填补空白。

然后，当然，研究人员需要模型来告诉他们，这种不寻常的事件是否变得越来越普遍。WWA对每个案例研究使用了几种模型，因为每种模型都有其优缺点。这个想法是对真实世界和没有气候变化的想象世界进行模拟，比较发生这种极端事件的可能性。为风暴德斯蒙德WWA的结论是，由于气候变化，患病风险增加了5%到80%。奥托总结道:“它起到了一定作用，但并不是游戏规则的改变者。”WWA的其他研究，包括对2017年澳大利亚热浪的研究2015年7月欧洲热浪和2016年温暖的北极气候-已被证明更具有戏剧性和结论性。尽管如此，气候变化大大增加了这种可能性。

热浪是最容易归咎于气候变化的事件类型。这在一定程度上是因为某个地区达到的最高极端温度往往有一个明显的上限。

“有时你观察到，如果没有气候变化，气温几乎是不可能达到的;以前这种可能性几乎为零，”WWA科学家、荷兰气象研究所的Geert Jan van Oldenborgh说。尽管研究人员仍在处理概率陈述，对于这些事件，他们基本上可以说，“气候变化造成的。”

它还有助于科学家理解气候变化如何导致气温升高的物理学。对于其他类型的事件，研究人员对物理效应(比如海冰融化的速度，云是如何工作的)的理解，以及模型复制这些效应的能力，都是糟糕的。根据2016年美国国家科学院的一份报告，随着你往下看，归因变得越来越难:干旱和极端降雨、极端冰雪、热带气旋、野火和大风暴。

甚至热浪也会造成并发症。例如，在WWA对2016年印度热浪的研究中，他们发现平均气温出现了奇怪的上升，但最高气温却没有上升。奥托猜测，这可能是因为空气污染反射了阳光，抵消了部分温室效应。“我们真的没有可靠的气溶胶气候模型，”她说。“所以我们不能测试这个，我们只能猜测。”

当然，并不是所有的研究都发现了气候变化的影响。自2012年以来，大约35%的BAMS报告属于这一阵营。WWA处理过一些案件，比如2016年索马里干旱在那里，模型的结果彼此不一致，以至于他们无法判断气候变化是否有影响。为2014年巴西圣保罗干旱在美国，WWA发现气候变化可能并没有造成影响，而是增加的降雨量和蒸发相互抵消了。奥托说:“让人们知道这一点其实很有用。”因为这意味着决策者可以解决干旱的其他驱动因素，比如用水量的增加。

快速归因仍然存在争议。当WWA把它对德斯蒙德风暴的分析提交给一份公开评论杂志时，奥托说，“大约有一半的评论者说它不可能是正确的，因为它太快了。但现在我们已经这样做过好几次了，抗议已经变得安静了。”

其他人则对归因方法提出了异议。科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的政治学家小罗杰·皮尔克(Roger Pielke Jr)更愿意依靠统计数据来判断我们迄今对极端事件的看法。他说:“我总是倾向于对极端情况的实际观察，而不是模拟结果。”但从定义上讲，极端事件是罕见的，因此数据的积累需要很长时间。在政府间气候变化专门委员会2012年极端天气特别报道在美国，科学家们发现，与1950年相比，现在世界上一些地区的炎热白天更多了，寒冷夜晚更少了，而暴雨更多了。“热带气旋、洪水、干旱、龙卷风——没有那么多，”皮尔克说。

凯文·特伦伯斯国家大气研究中心科罗拉多州博尔德市,认为科学家们有了更坚实的基础来询问，一旦开始，是否有任何特定的事件被制造出来更糟糕的是而不是问一开始它是否更有可能发生。

特伦伯斯解释说:“这种动态真的很棘手。”他说，那些试图捕捉诸如风暴物理之类的东西的研究令人担忧，以至于这些研究最终低估了气候变化的影响。特伦伯斯认为，把重点放在基本的热力学上更简单、更有说服力:现在天气变暖了，所以大气更湿润了(每变暖1摄氏度，空气中的水分可增加约7%);缺水的空气使地面更快地干燥，导致干旱和野火的风险增加;额外的水分充满了雨云，导致洪水的风险增加。

把干旱或洪水与气候变化联系起来，有助于让公众相信排放的影响是切实可见的。

例如，这些分析表明，由于温暖的海水向云层中注入更多的水分，2016年路易斯安那州洪水期间的降雨量比在较冷的情况下的降雨量多25%。特伦伯斯认为，这是一个更有用的信息，比WWA的声明更有用。WWA宣称气候变化导致该事件发生的可能性增加了40%，因为该事件发生的可能性从一开始就很低。这就好比说某些毒素会使你患脑癌的几率增加40%:这听起来很可怕，直到你意识到你患脑癌的几率已经从1%上升到1.4%。

奥托和其他人不同意川伯斯的观点;他们认为，有关可能性的统计数据是公众想要听到的。“如果你想知道在扫雪机上投资多少，你需要知道下次大雪的风险是什么，”斯托特同意道，他为WWA提供了一些监督，但没有直接参与其研究。

不管归因研究是如何进行的，科学家们已经达成了一个共识，那就是它既可能又有用。斯托特说，将特定的干旱或洪水与气候变化联系起来，有助于让公众相信人类二氧化碳排放的影响是切实可见的。

他说:“气候变化不仅仅是遥远的未来会发生的事情，而是已经发生的事情，并且会产生重大影响。”

他说:“我认为，现在已经没有什么大的争议了的想法斯托特补充道。但关于最佳的解决方法，仍有“大量的热烈讨论”。