《臨界點》第八期•H5｜華北應“極”：“23•7”特大洪水的復盤與啟示【點擊圖片查看詳情】

·中國氣象科學研究院副研究員孫劭：溫度每上升1℃，大氣中的飽和水汽大約增加7%，致使極端降水事件的發(fā)生頻次、強度和影響范圍明顯增加。全球變暖還會影響大氣環(huán)流模式，導致氣候系統(tǒng)發(fā)生復雜變化，進一步增加極端降水事件的頻率和強度。

此外，氣候變暖的一個直接影響是臺風路徑北移，“溫暖的海水為臺風提供了能量源，同時熱帶和溫帶之間的溫度梯度減弱，意味著熱帶氣旋將能夠更有效地將水汽輸送到更深遠的內陸地區(qū)。”

·“世界天氣歸因”組織創(chuàng)建人之一的弗雷迪•奧托：氣候變化不會引發(fā)天氣事件，因為所有天氣事件背后都有多種原因，但氣候變化會影響天氣事件發(fā)生的概率和強度。“如果一個重度吸煙者患上肺癌，我們不能說香煙引發(fā)了癌癥，但可以說香煙對身體造成的危害增加了癌癥發(fā)病的概率。”

屢破極值的高溫熱浪特大暴雨，持續(xù)數(shù)月的山火干旱，“超長待機”的臺風，近年來，全世界各地的氣象紀錄正在越來越頻繁地被刷新。人們急需尋找一個答案——為什么極端天氣事件越來越多了？

這正是英國科學家弗雷迪·奧托（Frederike Otto）試圖回答的問題。她和一群來自世界各地的研究人員被稱作“天氣偵探”，他們針對世界各地發(fā)生的極端天氣事件，進行深入嚴格的統(tǒng)計分析，并盡可能快地給出科學的解釋。

當?shù)貢r間2023年8月10日，美國夏威夷毛伊島發(fā)生火災，大火席卷整個島嶼，數(shù)千名居民爭相逃離家園。

21世紀初，一群科學家開始關注氣候變化對極端天氣事件的影響。今天，該研究領域已經(jīng)發(fā)展成為一門獨立科學——氣候歸因科學（Climate Attribution Science）。這類研究旨在極端天氣事件發(fā)生后，幫助公眾及時了解事件發(fā)生的可能原因，以及人類行為如何加劇這些事件的影響，進而使政府和全社會能夠提前調整和完善防災救災策略。

歸因研究讓我們得以一窺正在不斷變暖世界的未來，使正在遭受的一系列災難與氣候變化之間的聯(lián)系更加清晰，讓我們能夠以全新的方式思考氣候與人類社會脆弱性之間的關系。因為災難的原因之一就是我們自己。

由于在氣候歸因領域的貢獻，2021年奧托被《自然》評為十位塑造科學的人物之一，同年她還被《時代》雜志評為100位最具影響力的人物之一。

“如果我們想阻止氣候發(fā)生更大的變化，將氣候變化的含義與每個人的日常生活經(jīng)驗聯(lián)系起來是非常重要的一部分，這就是我做這項工作的原因。”奧托對澎湃新聞（www.thepaper.cn）說道。

然而科學也有其局限。“我們知道未來會發(fā)生更多極端天氣事件，因為人類仍在使地球變暖。”奧托說道，“我們生活在一個為少數(shù)人謀取最大利益而損害大多數(shù)人利益的世界里，氣候變化也是如此。”

氣候變化是暴雨洪水“推手”？

中國氣象科學研究院副研究員孫劭

3月19日，中國氣象科學研究院副研究員孫劭來到美國南加州訪問交流。此時的加州正在接近一場長達數(shù)月的漫長雨季的尾聲。

2022年12月31日至2023年3月25日期間，加利福尼亞州經(jīng)歷了至少12次由“大氣河流”（Atmospheric rivers）引發(fā)的強降雨事件，導致的洪水造成至少22人喪生。所謂“大氣河流”，指的是由大氣流動形成的一條水汽輸送帶，將熱帶亞熱帶海域的大量水汽傳輸?shù)礁呔暥鹊貐^(qū)形成降水，可以攜帶比美國第一大河密西西比河口平均流量多10倍以上的水量。

“我剛到美國的那兩周還是陰雨天氣，這在當?shù)厥呛芊闯５?。這個冬季加州的降雨特別多，我在外面看到一些地方的草長得比人還高。而且今年的冬季加州一些地方遇到了接近零度的低溫天氣。這些都是近10年來沒有發(fā)生過的。”孫劭對澎湃新聞說。

幾個月后，中國華北地區(qū)在7月29日至8月1日期間，經(jīng)歷了1964年以來最猛烈的降雨事件。從某種程度上來說，這也是一次“大氣河流”遠距離水汽輸送導致的極端降雨事件。

這一事件的直接原因是臺風“杜蘇芮”和副熱帶高壓的共同影響，形成了中國東部的南北水汽輸送通道。隨著水汽向北移動，遇到了太行山脈和燕山山脈的阻擋，在太行山脈東部形成強降雨。同時，西太平洋臺風“卡努”也在副熱帶高壓引導下向中國北方輸送大量水汽。這兩個臺風的水汽在華北平原匯聚導致了這次破紀錄的強降雨事件。

在孫劭看來，近日發(fā)生的華北暴雨事件與兩年前的河南大暴雨在成因上存在一定的共性，都是在雙臺風和副熱帶高壓的共同作用下，巨量水汽源源不斷向北輸送，兩條水汽輸送帶匯聚后，遭遇地形抬升作用，在山前輻合抬升形成暴雨。

2023年8月1日，北京多地普降暴雨到大暴雨，河水上漲。

“這種天氣系統(tǒng)只要能維持數(shù)小時至一整天，就足夠引發(fā)極端降雨過程。反過來說，所述條件缺一不可，只要少了一樣，降雨強度就會明顯降低。”孫劭說。

在中國，氣候變化仍是一個在極端天氣事件發(fā)生后較少提及的關鍵詞。但在國際科學界，卻是一個屢屢被提及的背景。

目前科學界的一個共識是，氣候變化可以通過大氣中的水汽含量增加影響降雨強度。這是因為，全球變暖導致海水表面溫度上升，蒸發(fā)效率提升，較暖的大氣“含有”更多水分。空氣溫度每上升1°C，大氣中水分就可以增加7%。因此，這種情況降水量會增加。這就解釋了為什么氣候變化導致全球極端降雨增加。但孫劭進一步提醒，水汽含量的增加可導致總降雨量、降雨強度和影響范圍的增大，但認為降雨的持續(xù)時間會隨之延長目前是缺乏科學依據(jù)的。

全球氣候科學最權威的聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次報告（2021）對上述結論給予認可。報告還進一步指出，由于認為原因導致的氣候變化，自20世紀50年代以來，世界大部分地區(qū)極端降雨都變得更為頻繁和強烈，歐洲、亞洲大部、北美中東部以及南美洲、非洲和澳大利亞的部分地區(qū)尤其如此；上述地區(qū)的洪水也可能變得更加頻繁和嚴重，盡管還有其他人為因素也會產(chǎn)生影響。

其次，更復雜的聯(lián)系來自于氣候變化也會影響強降雨發(fā)生條件出現(xiàn)的頻率，例如風暴和突發(fā)風暴，而這些條件又來自復雜的天氣現(xiàn)象和某些大氣環(huán)流模式。

例如，在談及氣候變化與臺風的聯(lián)系時，孫劭一方面認同海溫升高和水汽含量增加會更容易形成強臺風的說法，另一方面指出氣候變化不能解釋雙臺風現(xiàn)象，“實際上，隨著全球變暖，過往三十年間臺風的生成數(shù)量并沒有明顯變化。氣候變暖的直接影響是臺風路徑北移；溫暖的海水為臺風提供了能量源，同時熱帶和溫帶之間的溫度梯度減弱，意味著熱帶氣旋將能夠更有效地將水汽輸送到更深遠的內陸地區(qū)。”孫劭說。

2021年7月22日，河南鄭州，特大暴雨過后，城市大面積內澇。

回溯2021年的河南暴雨，省會城市鄭州市三天的降雨量幾乎相當于該地的平均年降水量。中國科學院和北京大學的專家團隊事后發(fā)表的氣候歸因研究發(fā)現(xiàn)，人為的氣候變化使這場極端事件降雨量增加了7.5%。

國家氣候中心主任巢清塵近日在接受媒體采訪時指出，本世紀以來，我國全國范圍內極端強降水的頻次在不斷增加，強度也在變大。在可預見的未來，全球變暖下我國降水量整體呈現(xiàn)增長趨勢，從地域來看，原來強降水在南方更頻發(fā)，但這些年發(fā)現(xiàn)，強降雨在北方有增長的趨勢。

過去12年內，華北平原地區(qū)出現(xiàn)了數(shù)次特大暴雨事件，造成了嚴重社會經(jīng)濟影響。不過孫劭和大多數(shù)氣候專家指出，這并不意味著我國“南旱北澇”的新格局出現(xiàn)。

“我國氣候的基本格局是南方降水多于北方。在氣候變化加劇的背景下，北方地區(qū)的極端降雨事件呈現(xiàn)多發(fā)和強發(fā)的趨勢，但不會改變原有氣候格局。”孫劭表示，“氣候變化影響下，我國大部地區(qū)的總降雨量在未來都會有所增加，“按百分率算，北方的增加速率可能會高于南方；按絕對值算，則仍是南方地區(qū)的增量更為顯著。”

揭開氣候歸因面紗

2003年1月，當泰晤士河的洪水不斷地上漲，慢慢逼近牛津大學教授邁爾斯·艾倫（Myles Allen）位于英國牛津南部的家時，他正在起草一篇后來發(fā)表在《自然》雜志上的評論《氣候變化的責任》。

他寫道，“將極端天氣事件歸咎于氣候變化也許并非總是不可能的——然而鑒于我們目前對氣候系統(tǒng)的了解狀況，可能還難以做到。如果研究人員能夠取得突破性進展，科學可能可以將極端天氣與氣候變化聯(lián)系起來。”

“我當時在想：作為一個科學家，如何用量化的方法來計算出因氣候變化而導致特定事件發(fā)生的風險程度。”艾倫回憶起這段經(jīng)歷時對澎湃新聞說道。

艾倫是全球頂尖的地球系統(tǒng)科學學者，也是氣候問題的專家，曾在聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）任職。就在那一年，艾倫和牛津大學的同事彼得·斯托特（Peter Scott）共同在《自然》雜志上發(fā)表了一篇論文。該論文表明，人類引起的氣候變化很可能會使類似于2003年歐洲發(fā)生的罕見高溫天氣（造成超過7萬人死亡）的風險增加一倍以上。

當?shù)貢r間2023年8月9日，美國路易斯安那州，一名孩子把臉貼在便攜式風扇上降溫。

這篇文章被認為是世界上第一份極端天氣事件歸因研究——即探討極端天氣事件與氣候變化之間的科學關聯(lián)，從而開始把極端天氣的歸因從科學上的不可能轉變?yōu)橐粋€新興的研究領域。

此后20年里，歸因科學開始逐步生根發(fā)芽。全球氣候學家研究了世界各地的多種天氣事件，包括極端高溫、強降雨和洪水、熱帶氣旋和干旱。艾倫當時的直覺是正確的，極端事件的歸因不僅是可能的，而且成為了氣候科學中發(fā)展最迅速的一個前沿領域。

2021年，作為全世界最權威的氣候研究組織，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）最新的第六份評估報告中第一次明確指出，根據(jù)越來越多“極端天氣事件歸因”的研究證據(jù)，人類活動導致的溫室氣體排放，需要為氣候變化及其日益頻繁發(fā)生的極端天氣事件負責。首次確認了氣候歸因的必要性和重要性。

氣候歸因對奧托而言像一場冥冥之中的意外之旅。2011年，奧托在柏林取得博士學位后，搬到倫敦，任職于牛津大學環(huán)境變化研究所。彼時在牛津大學的艾倫送給她一個珍貴的原始氣候數(shù)據(jù)庫。“當時邁爾斯對我說，‘我們這里有一大堆氣候數(shù)據(jù)，盡管去做你想做的’。”奧托回憶道。

2015年，奧托參與創(chuàng)建了世界天氣歸因（World Weather Attribution，WWA）組織，這個國際研究倡議行動的目的是迅速發(fā)表有關一些特定極端天氣事件的科學事實。

那么，科學家是如何通過氣候歸因找尋出氣候變化與極端天氣事件關聯(lián)的？

奧托和孫劭向澎湃新聞解釋，首先，需要選擇一個具有顯著影響和重要意義的重大天氣氣候事件，例如暴雨、干旱、熱浪等。該事件應該在時間和地理上有足夠的影響。

“我們會考慮該事件是否發(fā)生在還沒有進行過太多研究的地方，是否可以獲得有效數(shù)據(jù)和模型來展開研究。”奧托說。

數(shù)據(jù)收集是決定氣候歸因工作是否能夠進行的關鍵要素之一，包括氣象觀測數(shù)據(jù)（溫度、降水、風速等）、地表數(shù)據(jù)（土壤濕度、植被等）、海洋數(shù)據(jù)（海溫、海洋環(huán)流等）以及其他環(huán)境數(shù)據(jù)。相較于能夠及時收集數(shù)據(jù)同時擁有雄厚科研基礎的發(fā)達國家，氣候歸因在發(fā)展中國家和地區(qū)的運用往往會因諸多限制而寸步難行。

孫劭介紹，獲取數(shù)據(jù)后，科學家們對事件期間的氣象數(shù)據(jù)進行詳細分析，以了解事件的發(fā)展過程、時空分布以及可能的影響因素。然后進一步進行模擬和歸因分析。

當?shù)貢r間2023年7月23日，美國佛羅里達周圍海洋溫度持續(xù)上升帶來的破壞性影響——珊瑚白化和死亡。

科學家們會使用氣候模型模擬一套真實世界的氣候環(huán)境，而另一套模型則構建了一個沒有人類活動產(chǎn)生溫室氣體的氣候環(huán)境。通過對兩套模型的模擬測算，分析出氣候變化對于極端天氣產(chǎn)生幾率的“貢獻”。

氣候歸因科學的起步階段曾飽受爭議。許多科學家們對單一極端天氣氣候事件與人為的氣候變化之間的關聯(lián)性仍持“不愿多談”的模糊態(tài)度，認為“模型不夠好”。

面對這些質疑，奧托解釋了一道核心程序：同行評審，所有的研究方法，都必須獲得同行們的普遍認可。另一方面，極致的透明度是支撐研究可信度的重要支柱。“所有數(shù)據(jù)都是公開的，所有研究方法都有詳細的介紹，人人都可以重現(xiàn)研究，看看他們是否能得到相同的結論。”奧托說。

盡管氣候歸因可以告訴我們許多，但它也并非沒有局限。

“目前我們還不能對暴雨強度和降雨持續(xù)時間進行單獨歸因，因為還沒有氣候模型能得出精準定論，”孫劭的觀點與奧托基本一致，“我們只能通過氣候模型確認在我國強降雨會越來越頻繁地發(fā)生。”

奧托強調，認為氣候變化是導致極端天氣事件的唯一原因也是一個誤區(qū)。“如果一個重度吸煙者患上肺癌，我們不能說香煙引發(fā)了癌癥，但可以說香煙對身體造成的危害增加了癌癥發(fā)病的概率。同樣，氣候變化不會引發(fā)天氣事件，因為所有天氣事件背后都有多種原因。但氣候變化會影響事件發(fā)生的概率和強度。因此，我們需要了解氣候變化如何對個別天氣事件產(chǎn)生影響?？茖W家可通過極端事件歸因提供答案。”她說。

此外，不同類型的極端天氣氣候事件的歸因準確性也存在差異。目前正在研究加拿大野火的奧托團隊發(fā)現(xiàn)，對野火的歸因研究，需要分析溫度變化，需要分析上個季節(jié)的降雨量，還需要分析濕度和風力。

“野火非常復雜，相較于只需查看溫度和降雨量的熱浪和強降雨，野火歸因需要耗費更多時間。”她說。

除野火外，棘手的歸因研究還有干旱和風暴。干旱往往是多種因素共同作用的結果，干旱取決于往年的降雨量和干旱期間的降雨量，以及植被類型，“如果是樹木，水分會保留在土壤中，但如果是土壤則會很快干燥。”對于風暴，奧托表示，目前還沒有足夠準確的觀測數(shù)據(jù)和模型來說明這類問題。

相較于其他極端天氣氣候事件，對熱浪和暴雨的歸因研究是最具說服力的。“如果出現(xiàn)熱浪，我們總是可以很自信地說，由于氣候變化，天氣變得更熱，更有可能出現(xiàn)暴雨。在全球范圍內，我們也確實看到，由于氣候變化，暴雨變得更加嚴重，這一點非常有說服力，但對于其他類型的事件，不能做出這樣的推斷。”奧托說。

如何面對更極端的未來

了解氣候歸因，對于現(xiàn)實社會和未來有著怎樣的意義？

正確的認知是應對極端天氣事件的第一道防線。奧托認為對于氣候變化如何影響天氣，人們仍然非常缺乏了解。

“很多人認為發(fā)生的一切糟糕的事情都是由于氣候變化造成的，或者和氣候變化毫無關系。這都是誤解。”她說。

奧托認為，部分原因是因為負責日常天氣預報的氣象學家和研究長期氣候變化的氣候學家之間存在的分歧，但氣候歸因研究正使得兩者逐漸走到了一起。

在長期從事各種氣候歸因研究后，奧托發(fā)現(xiàn)，人口和地區(qū)的脆弱性是對于極端天氣事件是否會成為災難的決定性因素。

“氣象原因有時不是制造災難的決定性因素，判斷出現(xiàn)在該地區(qū)的極端天氣是否能被稱為災難，必須考慮到事發(fā)時該地區(qū)的脆弱性。在有些地方，因為從來沒遇到過這樣的事，所以防范意識差。”孫劭說。

奧托也同意，提高公眾意識以及完善預警系統(tǒng)是當前防災工作的重中之重。奧托提到2021年的歐洲洪水，至少有243人在洪水中死亡，“德國是一個富裕的國家，仍然有人死于洪水。人們死亡是因為當?shù)卣疀]有落實任何真正有效的預警系統(tǒng)。”她說。

當?shù)貢r間2023年6月21日，德國柏林，活動人士帶“三只猴子”，希望重視氣候變化問題。

消除社會不公是奧托從事氣候變化研究的動力。“氣候變化正在加劇不平等。”她說。“氣候危機的加劇將首先威脅到弱勢群體，使他們面臨失去生計，或者因價格上漲而無力購買食品的風險，而富人則有足夠的手段來適應。”

貧窮人群受到氣候變化影響最嚴重，在歐洲或美國，死于熱浪的人多是低收入人群，他們只能住在隔熱性能差的房子里，而且通常是在空氣污染非常嚴重的地區(qū)。奧托表示，“富裕人群可以輕而易舉地規(guī)避氣候變化的影響，我認為這就是為什么什么都不會發(fā)生的原因，因為我們生活在一個為少數(shù)人謀取最大利益而損害大多數(shù)人利益的世界里，氣候變化也是如此，富人應該為氣候變化付上最大的責任。”奧托說。

在南方國家，氣候歸因研究也更加困難，因為那里往往缺乏可靠的氣候數(shù)據(jù)，而且當?shù)氐难芯磕芰σ灿邢?。但這些地區(qū)是最容易受到氣候變化及其可能引發(fā)的極端天氣影響的地方。奧托希望低收入國家能夠在富裕國家的支持下，在未來幾年加強這些領域的研究。

正是這種有些政治化的立場引來了對奧托的一些批評，他們指責氣候科學家應該專注進行科學研究，但對其他事情保持沉默。

對此，奧托的回應是：“沒有中立的科學家。”她說，“我們提出的問題總是受到我們的價值觀、誰在資助我們、我們住在哪里的影響。讓科學變得透明才是真正的科學——而不是假裝它沒有發(fā)生。”

在與澎湃新聞的交談過程中，奧托幾度談到停止燃燒化石燃料的重要性：只要世界繼續(xù)燃燒化石燃料，極端事件就會變得更加極端，尤其是熱浪。因為愈發(fā)極端的高溫，靠化石燃料供能的空調長時間地運轉，惡性循環(huán)的齒輪也隨之運轉。

隨著氣候歸因科學日漸成熟，許多來自法律領域的專家為氣候歸因的現(xiàn)實價值開辟出一種新的可能性——氣候歸因科學以證據(jù)的形式介入法庭案件等公共訴訟領域。在2021年發(fā)表于《自然氣候變化》的一項研究中，奧托與其合作學者通過分析全球73起氣候訴訟案件發(fā)現(xiàn)，其使用的證據(jù)已經(jīng)過時十年。

“在政策制定方面，一切進展得非常緩慢，受氣候變化影響的人群幾乎得不到任何補償或幫助。”在奧托看來，目前的損失和損害仍由被損害方承擔，即使這些損失和損害是燃燒化石燃料所致。“許多律師認為，我們可以借助法庭來加快氣候變化行動。”

目前，德國法院正在審理一起案件，一位秘魯農民起訴了德國最大的化石燃料公司萊茵集團（RWE），聲稱萊茵集團一直是溫室氣體的主要排放者，溫室氣體導致冰川退縮，增加了該地區(qū)發(fā)生洪水的風險。無獨有偶，美國俄勒岡州的俄勒岡市在今年6月提起訴訟，控告大型石油和天然氣公司在2021年的熱浪中造成的損失。奧托坦言：“這些案件到目前為止還沒有成功，但顯然嘗試是很重要的。”

在電影《不要抬頭》里，萊昂納多·迪卡普里奧飾演的學者。

有人經(jīng)常會將氣候變化問題比作電影《不要抬頭》里的故事。萊昂納多·迪卡普里奧飾演的學者發(fā)出警告，一顆小行星將在六個月內撞擊地球，但發(fā)現(xiàn)沒有人愿意聽。

但奧托不認為這是一個恰當?shù)谋扔鳎?ldquo;我是一個樂觀的人。如果我們想阻止氣候變化加劇，將氣候變化的含義與我們的日常經(jīng)驗聯(lián)系起來是其中的重要部分。換言之，將資金投資于人，投資于早期預警系統(tǒng)，投資于社會保障系統(tǒng)，投資于更好的醫(yī)療系統(tǒng)，這才是真正對人們有幫助的。氣候變化是一個有技術解決方案的社會問題。”

記者 劉棟 實習生 包淑婕

責任編輯：張無為

圖片編輯：張穎

校對：欒夢