洪水淹没的港口文森特,路易斯安那州历史雨后2016年8月。

洪水淹没的港口文森特,路易斯安那州历史雨后2016年8月。乔做出/盖蒂图片社

野生天气和气候变化:科学家正在解开联系

气候科学的最棘手的一个方面之一是通过气候变化更有可能或严重的特定热波,洪水或干旱弄清楚。但研究人员在解除极端天气与全球变暖之间的关系处更好。

澳大利亚东南部刚刚获得最热的夏季:一些地区的温度达到35摄氏度(95摄氏度)连续50天。和气候变化,研究人员世界天气归因项目能够说,可能是责任。2016年至2017年澳大利亚夏季的平均气温比全球变暖开始前高出50倍。

这有助于锤击气候变化的真实影响,如热波,干旱和极端沉淀的剧集。和研究人员在提供它们时变得更好,更快。

天气归因的根源回到2004年,当时英国的贝特办公室和同事发表的同事第一张大纸他们将一场与天气有关的灾难归咎于气候变化:他们得出结论,2003年欧洲致命的热浪造成的可能性至少是人类造成的全球变暖的两倍。斯托特说:“成千上万本不该死的人死了。”“这确实凸显了英国、法国和瑞士等相对富裕国家的脆弱性。”

在斯托特2004篇论文之前,研究人员犹豫地将任何一个天气事件归咎于气候变化,因为天气如此混乱,自然地变化,自然,从一年到年份。在十几年中,研究人员在解除了不具有任何特定的天气事件的可能性或严重程度的情况下,对我们空气中的二氧化碳水平的大部分巨大程度产生了巨大进展。当斯托特和同事们在2015纸上拍摄了2003年的热浪时,更好的模型和均匀的世界允许他们说出这样一个事件的可能性不仅仅是“多倍,”但已经上涨了十次。

“有时你会观察到没有气候变化几乎不可能的气温,”一位专家说。

美国气象学会公报自2012年以来,英国气象局(BAMS)发表了一份从气候角度解释极端天气事件的年度报告,很容易看出归因研究取得了多大进展。它的第一版研究了6个事件,从异常温度到干旱。的最新2016版在U.K的极端冬季阳光下施加超过20个活动。科学家现在可以解决较小的天气事件,更好地将自然气候摆动像ElNiño这样的自然环境的影响,并开始处理更复杂的系统,如旋风。

在这些分析中,最尖端的项目是将恶劣天气归因于气候变化,因为极端事件确实在发生,而不是一年或十年后。世界天气归因(WWA)项目始于2014年,由非营利研究和新闻机构气候中心(Climate Central)支持,旨在实时得出结果,当灾害新闻出现时,救援组织会予以关注,未来的救援资金可能更容易动员起来。到目前为止,他们已经解决了12个事件,而保持记录的分析仅耗时5天。“其目的是为公众辩论提供科学证据,”牛津大学的世界气象组织科学家和气候模型专家弗里德瑞克·奥托说。“这些争论发生在直接的后果中。”

WWA迄今为止的最快分析提供了归属科学研究人员面临的挑战。这是2015年12月,大西洋风暴德德蒙德向U.K.的西北海岸驶入了。洪水和山体滑坡停止了火车,破坏的家园,并削减了成千上万的人。与此同时,气候科学家们恰好坐在巴黎的巴黎,讲述巴黎气候协定的术语,旨在持有2摄氏度低于2摄氏度的全球变暖。WWA希望强调气候变化的影响,帮助巴黎讨论。最糟糕的雨水在12月5日下降;奥托和她的同事于10日抨击了他们的报告。“我们基本上在夜晚工作,”奥托说。

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,是这个地区,还是上游更远?””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,而是干旱期间土壤缺乏恢复的时间。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(或可能程度)。就德斯蒙德风暴而言,洪水基本上是24小时一场洪水的结果。

科学家可能更坚定地询问是否通过气候变化更糟糕了。

下一个挑战是收集足够的数据。在某些地方,它根本不存在;例如,WWA需要分析的关于索马里最近干旱的最佳数据集,只包含整个东非的20个雨量测量站,辅以卫星数据。其他时候,访问是一个问题。奥托说,对于德斯蒙德风暴,WWA不得不依靠苏格兰的一个开放气象站,并在一个月后发布降雨数据来填补预报的空白。

然后,当然,研究人员需要模型告诉他们,如果不寻常的事件变得越来越普遍。WWA为每种案例研究使用多种型号,因为每个案例都有其优势和劣势。这个想法是在没有气候变化的情况下运行真实世界和想象的世界的模拟,比较这种极端事件的可能性。为了风暴德斯蒙德世界大战的结论是,由于气候变化,风险增加了5%到80%。奥托总结说:“它发挥了作用,但并没有改变游戏规则。”其他WWA研究——包括2017年澳大利亚热浪2015年7月欧洲热浪,而且2016年温暖的北极状况- 已经证明了更加戏剧性和决定性的。对于所有这些来说,气候变化非常增加了赔率。

热浪是最容易输入气候变化的事件类型。这部分是因为区域中达到的最高极端温度往往具有明显的上限。“有时你会观察到几乎不可能的温度,而不是气候变化;据荷兰气象研究所的WWA科学家Geert Jan Oldenborgh表示,概率几乎是零。“虽然研究人员仍在处理概率陈述,但对于那些他们可以基本说的事件,“气候变化是”的。

它还有助于科学家理解气候变化如何导致温度升高的物理现象。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,或者云是如何工作的)的理解,以及模型复制这些效应的能力,都比较差。根据2016年美国国家科学院的一份报告,当你往下看这个列表时,归因变得越来越困难:干旱和极端降雨、极端冰雪、热带气旋、野火和大风暴。

即使是热波也可能造成并发症。例如,在WWA对2016年印度热浪的研究中,它们在平均温度下看到了一个奇怪的凸起,而不会增加最大温度。这可能通过空气污染反映阳光并取消一些温室效应,奥托猜测。“我们真的没有充满活力的气溶胶气候模型,”她说。“所以我们无法测试这一点,我们只能推测。”

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。世界大战处理过一些案件,比如2016年索马里干旱,其中模型结果彼此不同意,因此他们无法讲述气候变化是否具有效果。为了2014年在巴西圣保罗干旱,WWA发现气候变化可能没有影响,而是增加降雨量,蒸发互相取消。“这对人们来说真的很有用,”奥托说,因为这意味着政策制定者可以解决其他干旱的驱动因素,比如水的增加。

快速归因仍存在争议。当WWA向开放式审查期刊提交了对Desmond Storm的分析时,Otto说:“其中大约有一半[评论者]说它不可能是正确的,因为它太快了。但是我们现在已经完成了几次,抗议使抗议变得更平静。“

2017年1月在澳大利亚的闷热温度在悉尼国际网球锦标赛中强迫与会者,在粉丝冷静。

2017年1月,澳大利亚的酷热天气迫使参加悉尼国际网球锦标赛的观众为球迷降温。彼得公园/法新社/盖蒂图像

其他人用归因方法发出问题。科罗拉多大学博尔德的政治科学家Roger Pielke JR将依赖于到目前为止我们看到极端事件如何变化的统计数据。“我总是希望对极端的实际观察到模拟结果,”他说。但极端的事件是根据定义罕见的,因此数据需要很长时间累积。在气候变化的政府间议会中2012年极端天气特别报道,科学家发现,与1950年相比,现在有更多的炎热日子,寒冷的夜晚较少,以及世界某些地方的降雨量更大。“热带旋风,洪水,干旱,龙卷风 - 不是那么多,”Pielke说。

凯文塔伯特国家大气研究中心科罗拉多州博尔德市,认为科学家们有更坚实的基础来询问是否有任何具体的事件,一旦发生,就会发生更差通过气候变化,而不是询问它是否是最可能的。

“动态真的很棘手,”塔森斯解释道。他说,试图捕捉风暴物理学等风暴物理学的东西的研究是如此充满了研究,最终会降低气候变化的影响。这是更简单,更引人注目的,塔伯特斯辩称,专注于基本的热力学:现在是较温暖的,所以大气层湿润(空气可容纳每度温度的水分较高约7%);水饥饿的空气更快地干燥地面,导致干旱和野火的风险增加;额外的水分填满了雨云,导致洪水的风险增加。

对气候变化的干旱或洪水侵犯有助于公众说明排放的影响是有形的。

例如,这种分析表明,由于较温暖的海洋向云层抽水,在2016年的路易斯安那州洪水中下跌约25%,比在较冷的条件下落下。这是一个更有用的信息,Trenberth争论,而不是WWA的声明,这一事件更容易受到气候变化的可能性,因为事件的可能性首先非常低。这就是说,一些毒素增加了你将脑癌的机会增加了40%:这听起来很可怕,直到你意识到你的机会已经从比如说,1%到1.4%。

Otto和其他人不同意塔龄;他们争论的可能性统计数据是公众想要听到的。“If you are trying to figure out how much to invest in snow plows you need to know what the risk of heavy snow fall is for next time,” agrees Stott, who provides some oversight for the WWA but isn’t involved directly with its studies.

无论是否如何完成归因研究,科学家都会达成共识,这既可能又有用。钉住了气候变化对特定干旱或洪水的可能性有助于说明人类二氧化碳排放的影响是有形的,说。

“气候变化不仅仅是在未来远程发生的事情,而且已经发生的事情已经发生,这有重大影响,”他说。

“我认为现在已经没有什么大的争议了主意斯托特补充道。但是关于最佳的解决方法仍有“大量的热烈讨论”。