氣候科學家如何進行極端天氣歸因 - 彭博社

牛津的奧托。

攝影師：托里·費倫克為彭博綠色

當天氣災難來襲時，近在咫尺的觀察者和遠方的人們都會問同一個問題：氣候變化——是還是不是？

最簡單的答案是肯定的，但缺乏具體性。所有的天氣都是人類和自然共同的事業，因為我們讓大氣變得比125,000年前更熱。災難並不罕見。歸咎於它們才是新鮮事。

英國的一項突破正在以更好、更細緻的答案更快地產生強大的影響，對公民、急救人員和媒體都有重要意義。

弗裏德里克·奧托是其中的核心人物。奧托是倫敦帝國學院的氣候科學家，也是世界天氣歸因的聯合負責人，這是一個快速分析氣候變化是否或如何使極端天氣變得更糟——更強烈、更可能發生或更致命的研究合作。這是一個小而靈活的團隊，由於目前缺乏資金，大部分成員都是志願者，他們致力於將科學從學術殿堂中解放出來，讓一個充滿好奇心的公眾知道當氣候變化以最直接和個人化的方式影響他們時。它還開始幫助法院回答更具針對性的問題：究竟是誰有責任？

在過去的六年裏，WWA進行了40多項分析，用更具體的數字回答了關於氣候變化對天氣影響的具體問題。2015年至2016年南非的乾旱是由於缺乏雨水而變得更有可能發生。2017年颶風哈維襲擊德克薩斯州時，其降雨強度增加了15%，發生的可能性增加了大約三倍。去年引人注目的西伯利亞熱浪？在我們的新氣候下，這種情況發生的可能性增加了600倍。

當然，這些極端事件並不會按照任何人的時間表發生。2019年聖誕節周，奧托搬進了牛津的新房子，與室友一起閒逛，並與德國家人通電話，奇怪的是，他們談論的是世界另一端澳大利亞的火災。“他們通常不會談論極端天氣，除非發生在他們的後院，”她説。

幾天之內，她意識到，無論是假期還是不是，持續的澳大利亞火災需要以小組設計的兩種方式引起關注：快速得出可靠結論並通知媒體喧囂。奧托和荷蘭氣候研究員、WWA的聯合負責人吉爾特·揚·範·奧爾登博赫在元旦那天給澳大利亞同事打電話，提出了一個立即測試氣候指紋的初步計劃；在每項研究中，他們都與當地研究人員合作，以利用他們的專業知識。

“歸因真的很重要，因為它直接解決了公眾輿論中的心理距離差距”

“顯然，在這場辯論中，有很強烈的需求獲得一些科學證據，”奧托告訴小組，“因為目前，每個人都只是對這場火災的起源進行猜測。”

在接下來的幾周裏，團隊將以火的速度進行科學研究。這種新型科學旨在提高公眾的理解，而不僅僅是加深學術知識。這是必要的，因為氣候溝通中最大的鴻溝不是在那些聽取科學意見和忽視科學意見的人之間，而是在那些認為氣候隻影響其他國家和未來一代的人與那些瞭解氣候已經影響到他們的人之間，如自然保護協會的首席科學家凱瑟琳·海霍所説。

“十年前，我們科學家曾經説，我們無法將任何事件歸因於氣候變化，” Hayhoe説道，她並不參與WWA。“現在我們實際上能夠説，‘等我再喝幾周啤酒，然後我可以告訴你。’ 歸因非常重要，因為它直接解決了公眾輿論中的心理距離差異。”

他們是如何做到的，他們發現了什麼，這為一個十年前還不存在的科學領域開闢了新的道路。

最令人驚訝的事情可能不是事件歸因在最近幾年內發展的速度，而是奧托進入氣候科學的非同尋常之路——通過哲學博士學位。

“我絕對是一個局外人，”她説。“我不知道如何評估氣候模型。我不認識那些在社區中備受尊敬的人。我只是沒有注意到我忽視了傳統智慧。因為我不認識這個社區，所以起初我不在乎他們對我的看法。”

奧托在科學哲學領域的工作使她成為了一個永久的“老調重彈”，強調科學家在跨學科交流或向公眾傳達時語言和清晰度的重要性。攝影師：Tori Ferenc for Bloomberg Green奧托今年39歲，長着一頭深金色的長髮，她經常把頭髮紮成一個髮髻。她的左眉上有一個穿孔，左手腕上，靠近一個金屬手錶，放着三個顏色鮮豔的塑料手鐲，其中一個手鐲上有白色骰子形狀的字母“O-T-T-O”。

當她離開德國基爾的高中時，她成績不佳，心有厚皮。她曾受到欺凌，有時成為厭惡女性的綽號的對象，但她變得警覺，不畏懼必要的對抗。她説，糟糕的成績意味着“只有不受歡迎的科目對我開放”在大學裏。“基本上只有物理或工程，而物理是兩害相權取其輕的選擇。”

她喜歡物理的地方是那些永恆的棘手問題：我們究竟能知道什麼？我們不能知道什麼？在獲得理論物理碩士學位後，奧托發現自己被懷疑性質所吸引，並發現它具有極其實際的教訓，可以讓科學更加“紮根於現實”，她説。她在柏林自由大學的科學哲學研究使她成為了一位永遠強調語言和清晰度重要性的“老調重彈”，當科學家在跨學科或向公眾傳達時，這兩者都定義了WWA。“這聽起來很瑣碎，但在實踐中確實很困難。”

奧托於2011年加入了牛津大學的環境變化研究所，直到本月為止，這裏是她的家，正值一個未經測試的氣候研究的新子領域的黎明，需要一個瞭解科學實踐和清晰語言核心的解釋者。她承擔了將尖端工作轉化為氣候引發的災難呈現給普通大眾的工作。

“弗雷迪在讓事情發生方面表現出了一種特定的無畏精神，”英國氣象局氣候歸因科學家彼得·斯托特説。

氣候極端天氣的歸因始於一位科學家想知道是否有人會因氣候變化而被起訴。

當2003年1月洪水湧到他的廚房門口時，牛津大學的氣候科學家邁爾斯·艾倫在《自然》雜誌上發表了一篇文章，詢問法院是否會追究造成氣候變化引發天氣災害的污染者的責任。或者，正如他所説：“房價下跌時該起訴誰？”

這個重要問題現在常常得到肯定的回答，因為全球範圍內已經出現了數十起此類訴訟。尚未解決的問題是有多少起訴訟會成功。根據哥倫比亞大學薩賓氣候變化法律中心維護的數據庫，全球已經提起了1500多起與氣候有關的案件。

同事們注意到了這篇文章，但認為“氣候變化責任”在很大程度上是一種推測。“老實説，那時我們當中沒有人認為這會變得如此迅速變得實際，”斯托特説。

幾個月後，斯托特正在度假時，温度開始飆升，不僅在意大利，還蔓延至法國，穿過英吉利海峽到達英國。那個夏天，歐洲有超過7萬人死於與高温有關的原因。這場熱浪的規模和破壞改變了斯托特的想法。他與艾倫和一位同事合作，進行了第一項將極端高温事件歸因於氣候變化的重要研究。他們花了一年多的時間發表了結論，即温室氣體使災難發生的可能性增加了一倍。

氣候科學界並沒有立即接受事件歸因。一些人仍然對需要進行迅速和簡化分析以便發表尚未經過同行評議的文章感到不滿。 WWA的成功部分來自使用經過同行評議的過程，即使這些快速分析本身在一年內並未正式發表。 2012年在牛津舉辦的研討會向各行各業的專業人士介紹了這一領域。 “他們詢問用户羣體是否對歸因結果感興趣，幾乎所有人都説不感興趣，” Van Oldenborgh説。有兩個顯著的例外：律師和記者。

“我們只是試圖弄清楚社會想要得到答案的確切問題”

同年，Otto首次引起同行研究人員的注意，他在一本知名期刊上發表了一篇猛烈抨擊的文章。 2010年，俄羅斯遭受了一場造成55,000人死亡的歷史性熱浪。她發現了兩項關於這場熱浪的研究，結論如此不同，以至於可能涉及不同的事件。 一項研究認為這場熱浪“主要是自然形成的”；另一項研究發現，如果沒有氣候變化，“2010年7月的熱浪記錄將不會發生”。矛盾之處鮮明，需要解決。 Otto的專業知識第一次在氣候統計學中找到了補充，當她與Van Oldenborgh合作時。該團隊解構了這兩項俄羅斯研究並確定了問題所在。 “他們實際上都是正確的。他們只是以非常不同的方式提出了問題，” Otto説。 “那讓我完全着迷。” 如何定義極端事件——在地理、時間、測量方面——後來對WWA的工作變得至關重要。

奧托全力以赴，她並不孤單。科學已經證明了天氣歸因是可能的。新聞媒體展示了對結果的渴望。即使如此，直到出現一個機會，這還是不夠的。

氣候中心，一個研究性非營利組織，在事件歸因中發揮了領導作用。它籌集資金組織了一個項目，並在2014年聯繫了當時仍在領導快速歸因工作的艾倫，以及後來接替他的奧托。

氣候中心提出了一個有助於改變科學的請求：“這實際上是一個非常重要的方式，可以讓人們更好地理解氣候變化，”奧托回憶道。他們説：“你能不能更快地做到這一點？”

她可以，於是快速氣候預測的時代開始了。

到澳大利亞毀滅性的2019年“黑暗夏季”結束時，即2020年3月，已有92,000平方英里的森林被燒燬。攝影師：馬修·阿博特/紐約時報/Redux2019年的灌木火災預測看起來很可怕，到了9月初，澳大利亞的“黑暗夏季”就開始了。到毀滅結束時，即2020年3月，已有92,000平方英里的森林被燒燬，超過了前所未有的2020年加利福尼亞火災的面積的13倍以上。

與破壞同時，澳大利亞的媒體爆發了衝突，2019年接近尾聲時，出現了虛假和帶有政治色彩的指控，聲稱縱火者是火災的罪魁禍首。

到2020年的第一天，澳大利亞面臨着兩場大火：一場是實實在在的大火橫掃整個地區；另一場是政治上的大火，由政客、媒體和網絡噴子製造。隨着比以往任何時候都更多的土地被大火吞噬，公眾討論被錯誤信息引導，WWA加入戰局，探究——正如澳大利亞科學家在2008年預測的那樣——氣候變化是否真的“在2020年可以直接觀察到”。

熱浪是該團隊研究的最簡單事件之一，只需要一週的時間。但灌木火災結合了高温、乾旱、地理和天氣向火災友好條件的普遍轉變。

當團隊需要研究澳大利亞的火災時，他們首先定義了他們感興趣的區域——在地圖上繪製了一個梯形，圍繞着該國受災最嚴重的東南部地區。一旦確定了感興趣的具體座標，他們拼湊起該地區的長期氣候歷史，依賴於高温和乾旱記錄以及火災天氣指數。接下來是在11組氣候模型中對災難進行模擬，在有全球變暖和沒有全球變暖的虛擬世界中。

他們以前從未研究過灌木火災，因為它們太複雜了。大約花了兩個月的時間，主要是查看電子表格、圖表和地圖，才得出他們的研究結果：氣候變化使高温的可能性增加了一倍，火災天氣增加了30%。

他們在新南威爾士州的大火結束後一週發表了他們的分析，正好在全國灌木火災調查開始工作的時候。這是及時科學的又一次進步。

世界氣象歸因贏得了最大和最常見的頭條新聞，但其他團體也在分析“憤怒的天氣”—這是奧托2020年的著作標題。氣候科學和政策網站CarbonBrief.org今年早些時候統計了350多項同行評議研究。自2012年以來，斯托特和同事們編輯了一本名為 從氣候角度解釋極端事件的年度研究集。

一個在許多方面類似於WWA的國際項目從未起飛，Van Oldenborgh説，因為團隊只由專注於氣象學的科學家組成，而不是由科學家、人道主義團體和傳播專家組成的混合團隊。“我們只是試圖弄清楚社會想要得到什麼問題的答案，”他説。

WWA很少是同一個組織，因為Otto、Van Oldenborgh和其他幾位常規成員還會為每項新研究邀請地區專家。科學家對該組織的工作越來越感興趣。有十人蔘與了該組織2017年8月對颶風哈維的分析。有27人撰寫了關於六月北美太平洋沿岸的熱浪的報告，有39人撰寫了關於七月歐洲洪災的最新報告。

Otto和Van Oldenborgh在荷蘭皇家氣象研究所工作，與法國皮埃爾-西蒙·拉普拉斯研究所和蘇黎世聯邦理工學院有定期合作伙伴。紅十字會氣候中心從WWA成立之初就開始合作，幫助脆弱的人們預測、預防或應對災害。

快速事件歸因從不起眼的起源迅速崛起，引起了《政府間氣候變化專門委員會》最新報告的關注，其中聯合國支持的科學家，包括Otto和幾位WWA同事，表示“事件歸因現在是評估區域尺度極端變化的重要證據之一。”

極端天氣事件的預估返回週期

數據：來自世界天氣歸因研究計算

2012年，太平洋西北國家實驗室的地球科學家克勞迪婭·特巴爾迪（Claudia Tebaldi）首次接觸到牛津團隊關於快速極端天氣歸因的想法時，最初對推動新科學的貢獻持懷疑態度。

但通過結合多種證據、不同方法、觀測和模型實驗，WWA為標準化流程帶來了嚴謹性，併成為一個有影響力的研究團體。其對北美太平洋熱浪的分析在全球至少引起了3300篇新聞報道。這項分析是在6月29日創紀錄的高温49.6攝氏度（121.3華氏度）出現的八天內完成的，當時不列顛哥倫比亞省的利頓市被野火吞噬。

“幸運或不幸的是，事實是全球變暖正在成為一個驅動因素，即使是相當簡單的方法也足夠好，”特巴爾迪説。“然後其他更復雜、更慢、更復雜的研究將會進行。”

WWA的大多數分析發現氣候對極端天氣事件有壓倒性影響。但並非所有分析都是如此——這也是有用的。目標是瞭解是什麼讓災害變得更糟，以便人們和社區能夠更好地抵禦它們。該團體發現，2014-15年間巴西東南部的乾旱更多地受到人口增長和用水的推動。

“我們不應該自欺欺人，把一切都歸咎於氣候變化，當還有其他同樣重要的觸發因素需要了解時，”荷蘭特文特大學氣候科學家、紅十字會氣候中心主任馬爾滕·範·阿爾斯特（Maarten van Aalst）説。

超過一年的時間過去了，WWA對澳大利亞火災的分析和其得出的結論之間，即最近的北美太平洋沿岸熱浪如果沒有温室氣體污染將是“幾乎不可能”的。大流行是導致歸因工作放緩的原因之一。另一個原因是：沒有資金。

WWA的成功尚未轉化為穩定的資金。“我們只是在我們的其他工作之上做這件事，我們這樣做是因為我們認為這很重要，”氣候風險顧問Roop Singh在氣候中心表示。“我們認為這是有趣的科學，我們認為當我們將其推向世界時，它將是有用的。”

Van Oldenborgh説，這並不需要太多。世界天氣歸因是世界上最具影響力的研究團體之一，它希望聘請三名博士後和一名項目經理。最終目標是儘可能標準化該團體的歸因工作，以便氣象局可以將其作為常規服務提供，從而使WWA能夠專注於發展中國家和複雜極端事件。

Geert Jan van Oldenborgh攝影師：Werry Crone有很多出色的新氣候研究，但法庭卻沒有關注到。這是奧托和她的研究生同事們在六月份發現的，根據他們對法庭證據“明顯落後於最新技術水平”的研究。

“實際上，你可以證明從排放到全球平均温度，再到氣候系統，最終到實際造成損失、影響生活和生計的具體損害的整個因果鏈，”奧托説。“這並沒有真正傳達過去，尤其是沒有傳達到法庭。”

團隊分析了來自14個國家的73個案例，這些案例可能受益或可能受益於這個日益成熟的領域。幾乎四分之三的案例沒有引用歸因科學的證據。他們的建議包括簡單的步驟，比如讓律師和科學家一起交流。Otto和其他氣候研究人員已經在幾個案例中提交了法庭友情意見書。

有幾種類型的氣候案例。公民起訴地方政府未對温室氣體進行監管或保護他們免受影響。地方政府起訴國家未採取行動。各種團體試圖起訴石油公司欺騙消費者和投資者有關氣候變化的情況。

許多案例在氣候科學甚至出現之前就消失或陷入僵局。有些案例中，美國城市或縣在州法院起訴能源公司的案件被拖延，因為辯護律師試圖將它們轉移到更友好的聯邦法院。幾起備受關注的案件對原告造成了損失，包括2018年紐約州針對埃克森美孚公司的證券訴訟。氣候活動人士的勝利往往發生在歐洲。

一般而言，科學並不陌生於法庭。在產品責任訴訟和有毒侵權案件中，科學已經引發了多年的訴訟，原告在這些案件中因煙草、阿片類藥物、石棉、殺蟲劑、化學品和其他毒物的潛在危害提起訴訟。氣候訴訟與這些糾紛有一些共同點：責任人眾多，很難單獨確定任何一人。

多個國家的法院處理這些案件的方式可能是詢問，正如英國法院所做的那樣，如果沒有被告一方，損害是否會發生，“法律非營利組織ClientEarth氣候項目的律師April Williamson説。

“侵權法的運作方式是，你試圖讓原告處於如果損害沒有發生時的位置，”她説。

從那裏開始，英國的法院可以通過一種“市場份額”分析來分配責任——你排放的二氧化碳越多，你的份額就越大。

尤其是美國的法院可能會拒絕將每個人都分享的責任擴散到少數幾個，儘管是主要排放者的新穎分析。芝加哥大學法學院助理教授Josh Macey説，低級法院從未反對馬薩諸塞州訴美國環保署，後者將氣候變化視為一個需要監管或國會解決的問題，而不是司法問題。

此外，他説，考慮到需要修復的能源和工業系統的規模和費用——建設清潔能源發電和輸電——“環境律師上法庭起訴埃克森公司並不能解決氣候變化問題。”

“你實際上可以證明從排放到全球平均温度和/或氣候系統，再到實際造成損失、影響生活和生計的具體損害的整個因果鏈，”Otto説。攝影師：Tori Ferenc for Bloomberg Green範·奧爾登博格最近告訴奧托，當他們開始一項重要研究——尤其是關於澳大利亞森林大火的論文時，他經常因緊張而在凌晨4點左右驚醒，腦子裏反覆計算數據。她回應説，她也會因緊張而在凌晨4點醒來，思考基於他的數據得出的結論。

這兩個人互補得像詞作者和作曲家一樣。範·奧爾登博格説他們是一個“夢之團隊”，但卻是一個不太可能的組合。她是一個“非常注重時尚的30多歲女性”，而他是一個“老傢伙”，一直避免承擔會讓他從科學工作分心的責任。但他説：“我們兩個都非常執着於做正確的事情。她擅長用文字表達，而我擅長處理數字。”

59歲的範·奧爾登博格，曾將極端天氣歸因這個小小的不知名嘗試提升為一個小而備受國際讚譽的嘗試，同時他還與奧托一起努力了八年，對抗一種不治之症，名為多發性骨髓瘤。在度過最近一次生死攸關的時刻後，他正在接受一種新的治療，這種治療在平均九個月內有效——“在我這個階段來説真的很好”，他説。

“我真的希望我能再多活一兩年或者更久，繼續這樣的工作，”他説。“在某種程度上，這和氣候是一樣的。有些情況下，你無法確定概率。”