气候科学能否预测极端天气?

今年一系列极端天气正在改变气候科学。随着政策制定者呼吁获取更完善的信息,科学家们正努力理解不断增加的排放与自然灾害之间的联系


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科罗拉多州丹佛市 - 2011年很可能被人们铭记为美国极端天气之年,德克萨斯州干旱,密西西比河沿岸洪水,东海岸十月份的异常暴风雪。仅龙卷风就足以使这一年令人难忘,约1270场龙卷风造成544人死亡和250亿美元的损失。

这一爆发正在重塑气候科学,研究人员正在磨练他们预测极端天气的能力,并将破纪录的破坏与人类不断增加的排放联系起来。

目标:为政策制定者和地方官员提供更好的信息,他们必须为变化做好计划并适应变化。“这是一个快速发展的领域,”英国国家气象局气象办公室的气候监测和归因负责人彼得·斯托特说。

斯托特领导了最早将单次极端天气事件归因于气候变化的研究之一:2003年欧洲热浪,造成4万人死亡,是自1540年以来有记录以来最热的夏天。该研究的结论是,人为影响使该事件发生的可能性增加了一倍以上。

上周,发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究得出结论,如果没有全球变暖的额外推动,2010年俄罗斯致命热浪有80%的几率不会发生。

现在,斯托特和其他研究人员正在将天气预报技能与开创性的计算机模型相结合,以将个别天气事件归因于或联系到气候变化。斯托特说,了解气候变化如何影响天气越来越被认为是预测自然灾害的关键,新的研究应该有助于政策制定者预测与极端天气相关的条件和趋势。斯托特指出:“归因和预测之间存在非常强的联系,” 他上周在丹佛举行的世界气候研究计划会议上向同事们谈到了这些问题。

这些努力正在引导政府间气候变化专门委员会(IPCC)的下一步工作,IPCC是由科学家组成的国际机构,负责为全球政策制定者审查和评估大量的气候研究。下一次IPCC评估报告将于2013年发布——这是自1990年以来该小组的第五次评估。它将首次包括“预测”——基于实际情况的近期和长期气候预测——而不是模拟假设情景和碳排放率的“预测”。

科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心气候分析部门负责人凯文·特伦伯斯说,这种区别是气候科学和IPCC的进步。

之前的IPCC评估报告引用了并非基于当前或历史条件的预测。相反,政策制定者得到的是“假设情景”,例如未来气候可能如何应对未来几十年的不同温室气体排放。特伦伯斯说,结果显示了两个假设时间点之间的变化,但它们缺乏与观测数据相关的起点,并且最终是对未来二氧化碳水平及其后果的推测。

另一方面,气候模型预测就像天气预报。它们从当前或历史时刻开始分析气候变化。通过获取更多测量数据和使用新技术,先进的气候模型更清楚地揭示了大气如何响应增加的水分、变暖的海水温度和融化的海冰,所有这些都是碳增加的影响。与预测相比,预测使科学家能够提供近期气候预测,这应该有助于政策制定者为未来几十年的潜在适应措施做好准备。

从预测到预测的转变部分得益于新一代更强大的计算机模型。苏黎世瑞士联邦理工学院专门研究该主题的教授索尼娅·塞内维拉特内说,2007年发布的上一份IPCC评估报告仅略微提及反馈——可能加剧极端气候事件的环境过程和相互作用。自那时以来,新的数据开阔了科学家对它们重要性的理解。

塞内维拉特内是IPCC将于本月晚些时候发布的一份关于气候变化和极端事件的特别报告的主要作者。她说,该领域的研究“内容丰富,足以进行单独评估”,并补充说,这尤其受到关注备灾和减少风险的官员的关注。

据美联社报道,特别报告的结论是,科学家“几乎可以肯定”世界将看到更多的极端高温,世界上的某些地方将“越来越不适合居住”,美联社获得了该报告的草案。草案还得出结论,人为造成的全球变暖至少有三分之二的可能性已经恶化了极端天气,据美联社报道。该文件可能会发生更改,需要得到本月中旬在乌干达举行的外交官会议的批准。

然而,这些新的气候预测也存在一些注意事项。

特伦伯斯去年在一家科学期刊上撰文警告同事,更准确地表示气候变化的承诺将引入新的科学不确定性,这些不确定性是模拟更复杂和现实情况所固有的。正如天气预报引起了一定的怀疑和不信任一样,气候预测很可能代表着气候科学家面临新的沟通挑战——以及争议和批评的素材,特伦伯斯说。

“这关乎沟通,”斯托特同意道,他是2013年IPCC报告中关于气候变化的归因和检测部分的首席作者。“了解极端天气在不断变化的气候的长期图景中的位置,有助于人们将此置于背景之中,并了解这是否会成为未来更常见的事情,因此我们需要更多关注并为这些事情做好更充分的准备。”

斯托特和世界各地少数几个建模中心的其他科学家正在通过一项名为“气候相关事件归因”的新倡议,专注于气候变化与极端天气之间的关系。斯托特说,该项目将推动科学家进一步朝着预测极端事件和绘制与气候变化的相互作用的方向前进。

斯托特说:“目标是能够开发工具和技能,以便我们知道何时可以充满信心地提供可靠的评估,并在及时的方式下做到这一点——在特定情况发生后立即做到这一点。” “目前,我们还没有真正为此做好准备。这在很大程度上是研究模式。我们几乎还没有触及表面。”

本文最初发表于《每日气候》,《每日气候》是由非营利性媒体公司环境健康科学出版的气候变化新闻来源。

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