為什麼我們篤定極端天氣是全球變暖的鍋？_風聞

全球變暖改變了隨機天氣過程的概率。

撰文 | 魏科（中國科學院大氣物理研究所）

世界範圍極端天氣頻發

2023年6月的高温註定會載入北京的極端氣候歷史。該月北京南郊觀象台記錄的高温日數（最高温達到或者超過35℃）達到15天，超過了2000年、2018年和2020年的12天。高温預警已經成為常態，6月份，北京市氣象局發佈1次高温藍色預警、7次高温黃色預警、3次高温橙色預警和1次高温紅色預警；其中在6月22、23和24日，連續三天最高温度突破40℃，北京南郊觀象台温度分別達到41.1℃、40.3℃和40.0℃，創下北京現代氣象觀測史上首次連續三天40℃的極端高温新紀錄。

高温對所有國家一視同仁。6月中下旬，美國多州出現電力緊張，甚至出現大面積停電。例如，密西西比州的傑克遜市出現近100個小時沒有電力供應的情況。（由於加拿大山火肆虐，美國中西部和東部地區大片地區處於嚴重的空氣污染之中。）世界範圍內多地同時出現高温天氣，在6月21日，墨西哥新拉雷多連續三天最高温度超過45°C，蒙克洛瓦連續三天最高温超過46°C；巴基斯坦諾昆迪最高温達到49℃；伊朗扎博勒最高温達到50.8℃，成為當天全球之最。

極端高温只是全球極端天氣災害的冰山一角，全球變暖帶來的“災害套餐”裏還有暴雨、洪澇、乾旱、山火、更強颱風、海洋酸化、海平面上升等等。6月以來，海地暴雨成災導致至少42人死亡，約1.9萬人流離失所；厄瓜多爾的埃斯梅拉達斯省12小時內下了當地平常一個月的降水量，導致洪水氾濫，數萬人受影響；加拿大野火蔓延，過火面積超過7.7萬平方千米；氣旋風暴“比爾喬伊”在印度海岸登陸，導致2死23傷；俄羅斯北奧塞梯-阿蘭共和國首府弗拉季高加索因暴雨宣佈進入緊急狀態。

為什麼極端天氣的出現是因為全球變暖？

我們為什麼篤定極端天氣和全球變暖密不可分呢，這是因為在過去數十年裏，氣候領域發展了較為成熟的極端天氣檢測與歸因分析方法。其思路並不複雜，假如擲普通的骰子，得到最大值6的概率是六分之一；如果你某次擲出6，可以將其歸為隨機的運氣，但是如果擲很多次，出現6的概率遠遠大於六分之一，這時候就不能將其歸因為運氣，很有可能是骰子本身被做過手腳。極端天氣也一樣，對有全球變暖和沒有全球變暖分別進行模擬：如果有全球變暖的模擬中，出現某種極端天氣的概率大大提高，就不能將其歸因於隨機性（非線性）的天氣過程，而是全球的日益變暖改變了這種極端天氣出現的概率。

2004年，英國氣象局哈德萊（Hadley）中心Peter Stott等人在Nature上發表文章[1]，對2003年歐洲極端高温天氣進行歸因分析。這次極端高温天氣在歐洲導致7萬多人死亡。他們的分析指出，由於全球變暖，2003年這樣的極端高温天氣出現的可能性翻番，因此，極端高温天氣的“骰子”已經被全球變暖所改變，當屢次這樣的極端高温天氣時，就不能看作是純粹的隨機天氣過程所產生的。

過去幾年，國際天氣歸因小組（WWA）對全球極端乾旱、高温、暴雨、寒潮和風暴進行了歸因分析，發現全球各種極端天氣背後幾乎都能找到全球變暖的影子。例如2022年8月，倫敦最高温度超過40℃；2021年6月底，加拿大力頓（Lytton）最高温度達到49.6℃。分析表明，在沒有全球變暖的時候，這樣的事件幾乎不可能發生[2, 3]。2022年3月，南亞印度和巴基斯坦的極端高温破122年的歷史紀錄，模擬分析表明，氣候變化讓這樣的事件發生概率增加了30倍[4]。如果還是用擲“骰子”來做比喻天氣過程，極端高温的這一面已經被全球變暖深度改造了。

根據中國科學院大氣物理研究所對2021年河南鄭州“720”特大暴雨的歸因分析，氣候變暖和變濕使得河南暴雨的發生概率翻番，降雨強度增加了大約7.5%。不要小看這7.5%，這可能就是導致最嚴重災難的那多餘的降水。而到本世紀末，如果按照中等排放情形來估計，降水強度相比近期還會再增加21.9%，概率再增加4倍，鄭州暴雨這樣的極端暴雨也是一個被全球變暖深度改造過的“骰子”。

之所以各種極端天氣頻發，是因為當全球温度升高時，更多的熱量進入到氣候系統，尤其是大氣中能容納更多的水汽，因此當發生降雨時，因為水汽更多，容易導致暴雨和洪澇發生。而對於乾旱地區，空氣更加不容易達到飽和，所以乾旱會變得更加嚴重，這就是全球變暖帶來的“濕變濕，幹變更幹”的效應[5]。另外，水汽凝結過程中釋放更多的潛熱，這會使風暴變得更強，導致颮線、下擊暴流、冰雹、龍捲等強對流天氣更嚴重。根據聯合國防災減災署《災害造成的人類損失2000-2019》報告，過去20年，極端高温事件數量大幅度增加了232%，洪澇災害增加134%、風暴增加97%，山火燃燒增加46%，乾旱事件增加29%——我們已經全面進入災害頻發的新階段。

隨着北半球夏季的到來，極端高温肆虐將成為常態，世界氣象組織呼籲各國早預警、早行動。對於各級政府和管理部門而言，除了提供天氣預警和預報，還需要多關注弱勢人羣、户外和高温天氣勞動者的權益，提供公共的避熱中心，尤其是在高温橙色和紅色預警期間，開放公共活動中心、政府部門、圖書館等，使得户外工作者能避開正中午最酷熱的天氣。對於公眾而言，則需要關注各種預報和預警信息，並及時更新最新預報和預警，從而減少中暑風險。

參考文獻

[1] Stott, P.A., Stone, D.A., Allen, M.R. 2004. Human contribution to the European heatwave of 2003. Nature, 432, 610-614.

[2] Philip, S.Y., Kew, S.F., van Oldenborgh, G.J., Anslow, F.S., Seneviratne, S.I., Vautard, R., Coumou, D., Ebi, K.L., Arrighi, J., Singh, R., van Aalst, M., Pereira Marghidan, C., Wehner, M., Yang, W., Li, S., Schumacher, D.L., Hauser, M., Bonnet, R., Luu, L.N., Lehner, F., Gillett, N., Tradowsky, J.S., Vecchi, G.A., Rodell, C., Stull, R.B., Howard, R., Otto, F.E.L. 2022. Rapid attribution analysis of the extraordinary heat wave on the Pacific coast of the US and Canada in June 2021. Earth Syst. Dynam., 13(4), 1689-1713.

[3] Zachariah, M., Vautard, R., Schumacher, D.L., Vahlberg, M., Heinrich, D., Raju, E., Thalheimer, L., Arrighi, J., Singh, R., Li, S., Sun, J., Vecchi, G., Yang, W., Seneviratne, S.I., Tett, S.F.B., Harrington, L.J., Wolski, P., Lott, F.C., McCarthy, M., Tradowsky, J.S., Otto, F.E.L. 2022. Without human-caused climate change temperatures of 40℃ in the UK would have been extremely unlikely.

[4] https://www.worldweatherattribution.org/climate-change-made-devastating-early-heat-in-india-and-pakistan-30-times-more-likely/

[5] Held, I.M., Soden, B.J. 2006. Robust responses of the hydrological cycle to global warming. Journal of Climate, 19(21), 5686–5699.

本文受科普中國·星空計劃項目扶持

出品：中國科協科普部

監製：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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