是的，气候变化正在使极端天气变得更糟

她以寻常的方式诞生。非洲西海岸外、赤道以北的的大西洋上空，浮现出一团杂乱无章的云团，当时那里的大气压很低，是夏末的典型特征。地球气候的自然变率每年都会在这个区域催生热带扰动——有时多一些，有时少一些，有时它们会发展成飓风。天气预报模型一致预测，这些云团将合并成一场风暴，并无害地向西北方向弯曲进入北大西洋中部，远离陆地。

2018年9月1日，热带风暴“佛罗伦萨”开始这样做，但随后顽固地转向西行，同时变得更有组织性，似乎目标直指加勒比海地区。另一个令人担忧的扰动已经潜伏在波多黎各附近，那里在一年前遭受了飓风“玛丽亚”的蹂躏后仍未恢复。“佛罗伦萨”在热带太平洋地区也引发了三次大型气旋，这些气旋的能量来自于破纪录的海洋温度。这些风暴群从创纪录的温暖海洋温度中汲取能量，自20世纪70年代以来，海洋温度随着大气温度的升高而稳步上升，而大气温度的升高则是由吸热温室气体——气候变化的全球影响所驱动的。风暴以海洋热量和大气中的水蒸气为食，而水蒸气也在不断攀升。

然而，相互矛盾的因素使“佛罗伦萨”保持了弱势。虽然这似乎是幸运的，但它引起了预报员的焦虑。较弱的风暴更容易受到低空风的引导，而这些风正由东向西吹，直指美国东海岸。它们擦过了停留在北大西洋中部的巨大圆形异常强劲的高压中心的南缘。高压中心自然形成，但有证据表明，有些高压中心越来越频繁地停留在原地，这是气候变暖的区域性症状。像这样的“阻塞高压”曾在2012年引导飓风“桑迪”走上从大西洋进入新泽西州的离奇路径。

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9月4日，意想不到的事情发生了：弱小的“佛罗伦萨”移动到了北大西洋中西部一个异常温暖的区域。在温暖的推动下，她迅速增强为四级飓风，并且纬度接近创纪录的偏北位置。随机出现的热海洋水池是我们气候变化的另一个区域性影响。

随着“佛罗伦萨”的搅动，预报模型开始趋于一致：她似乎很可能会袭击卡罗莱纳州沿海地区并停滞不前，在那里她可能会像飓风“哈维”一年前在休斯顿所做的那样，引发严重的洪涝灾害。果不其然，“佛罗伦萨”于9月14日袭击了卡罗莱纳州沿海地区，并在那里停留了四天。低空引导风现在太弱，无法移动这个系统。“佛罗伦萨”在一些地方降雨量超过30英寸，据报道造成50多人死亡，数百万动物（主要是鸡）丧生，并造成约200亿美元的损失。洪水流经工厂化农场、矿山和污水处理厂，污染河流和河口数周。

“佛罗伦萨”的怒火不会很快被遗忘，气候变化在行动中的公然展示也不会被遗忘。这场飓风的异常严重程度可以归因于气候变化的特定影响：空气和海洋中更高的热量、额外的水蒸气、顽固的阻塞高压和微弱的引导风。这些因素在全球范围内发挥作用，有利于风暴的快速增强、更强的降水、更大的洪涝和更强的风暴风力。

“佛罗伦萨”只是2018年气候变化影响极端天气的众多例子之一。多次“炸弹气旋”袭击了美国东北部。一股名为“来自东方的野兽”的北极寒流冻结了欧洲。严重的热浪使日本、斯堪的纳维亚半岛和希腊瘫痪。洪水摧毁了威尼斯、巴黎和马里兰州的部分地区。

当然，自从人类行走在地球上以来，就发生过这样的不幸事件。但每年都变得越来越清楚的是，今天这种奇异天气的流行病不能用自然变率来解释。虽然过去科学家们小心翼翼地不将气候变化与特定的天气事件直接联系起来，但我们现在确实在说，由于气候变化，特大洪水正在更频繁地发生。致命的热浪更热，持续时间更长。在一些地方，寒流也持续更长时间。

在2018年全球造成超过1600亿美元损失的日常极端天气中，有多少可以归咎于气候变化？答案取决于理清三个广泛因素的作用。首先是海洋中更多热量以及大气中更多热量和水蒸气的全球影响。水蒸气的故事比它得到的关注更值得关注：水蒸气是另一种温室气体，可以吸收热量，当它凝结成云时会释放更多热量，并且它为风暴提供降水。

第二个因素是区域性影响，例如顽固的阻塞高压中心、融化的海冰区域、格陵兰岛南部不断增长的“冷斑”海洋水域、减缓的墨西哥湾暖流和日益混乱的极地涡旋。

第三个因素涉及厄尔尼诺和拉尼娜等自然变率与区域因素相互作用的复杂方式。对这种相互作用的研究是最前沿的、有争议的，并且正在取得成果。我们现在更好地理解了气候变化如何以及为何加剧极端天气，揭示了我们将如何需要为日益频繁和强烈的危险做好准备。

一场恶劣的东北风暴

地球的大气层是一件沸腾的气体外衣。空气不断地加热和冷却，太阳在白天倾泻能量，温暖的表面在夜间将其辐射回太空。不均匀的加热产生局部风，风向各异。水不断地从陆地和海洋蒸发，在空气中凝结，并以降雨或降雪的形式落下。

然而，在这种混乱之中，存在着由纬度、地球自转、山脉、海洋环流和其他影响因素支配的显著可预测的模式。在大西洋，像“佛罗伦萨”这样的飓风在热带东部形成并向西移动。在太平洋，热带风暴也向西移动。极地急流在北半球沿美国-加拿大边境附近的纬度从西向东吹；南半球的另一条极地急流穿过南美洲和非洲的较低区域。与海洋温度波动相关的更大规模的风系统，如厄尔尼诺和拉尼娜，更具周期性，它们每三到八年盛衰一次，影响全球的风和降水。从各个海床提取的泥芯数据表明，这些模式已经持续了数十万年。

在海洋中，在更长的周期内，在持续的加热、冷却和水流中，也普遍存在着混乱和一致性。太平洋年代际涛动是北太平洋东部和西部海洋之间冷暖温度的跷跷板，每个阶段持续约十年。大西洋经向翻转环流是一股缓慢的暖盐地表水流，在北大西洋西部向北流动，然后失去热量，下沉到深处，并向南流回南极洲。通过这个环路的往返大约需要1000年。

大气和海洋之间的相互作用将自然变率引入气候。有些年份某些地区更热或更冷；有些年份更湿或更干。但来自过去千年的那些泥芯数据表明，变率是有限度的：气候很少超出某些界限。直到现在。

我在2018年冬末亲身经历了这些例外情况之一。三月本应像狮子一样咆哮而来，但这实在太离谱了。“大自然母亲”带来了一连串强劲的东北风暴——在在大西洋海岸附近搅动，用来自东北方向的风鞭打东海岸的暴风雨。气候变化的三个因素——全球范围内更高的热量和水蒸气、区域性影响以及自然变率与这些影响之间的相互作用——正在推动这些风暴。

我焦急地监测着最新的预报模型。它们显示，北太平洋上空的急流中出现了一个看似无害的摆动，并且它们一致认为，这个摆动将跨越到大西洋海岸，并在我们位于马萨诸塞州东南沿海的城镇附近引发一场巨大的风暴。这些模型看好暴风雪会迅速发展——技术上来说是炸弹气旋——并将其雪倾泻在我的社区。这将是本季第三次主要的东北风暴，这很不寻常。

所有要素都已到位。冷空气在东部各州根深蒂固（自然发生的因素）。海洋中额外的热量（全球因素）为正在酝酿的风暴提供了充足的能量和水分。新英格兰附近的大西洋海水温度远高于正常水平（区域因素）。

自然因素和区域因素之间的相互作用是另一个重要因素。2013年末，太平洋年代际涛动从所谓的负位相转变为正位相，与其自然周期保持一致。它提高了北美西海岸沿线海面温度高于平均水平。从这片温暖的水域泵入大气层的额外热量有利于在北美西部形成一个向北凸起（称为脊）的急流，该急流可以延伸到阿拉斯加。

这就是与区域影响相互作用的地方。北极地区的空气温度上升速度是地球其他地区的两到三倍，尤其是在冬季。在短短40年内，北极海冰体积异常减少了75%，这是造成这种变暖的主要原因。太平洋脊可以利用这种额外的热量，使其强度增强并长期存在。这个所谓的“荒谬的弹性脊”在很大程度上是造成美国西海岸最近严重野火的长期干旱和热浪的原因。

强脊通常伴随着其东部一个巨大的向南凹陷（称为槽），在这种情况下，槽位于北美东部上空。深槽使寒冷的北极空气能够向南猛扑，与东海岸温暖的大西洋水域形成鲜明温差。大气厌恶温差。它产生风暴来混合气团，试图平衡差异；炸弹气旋是这个过程的强烈例证。这种脊-槽模式往往会催生东北风暴，并且在最近的冬季变得越来越普遍。

果然，国家气象局的数据描绘了一个“炸弹气旋生成”的场景——当风暴的大气压在24小时内下降超过24毫巴时，就会导致风暴的规模和威力“爆炸式增长”。我的社区正处于风暴中心。3月2日黄昏时分，东北风暴的呼啸狂风、倾盆大雨和暴雪、停电以及高浪和风暴潮造成的严重侵蚀也随之而来。由于担心院子里的一棵高大的白松可能会倒在房子上，我和我的猫（我的丈夫出差了）选择睡在客厅的沙发上，而不是楼上的卧室里。夜间风声怒吼，以至于我没有听到我们周围倒下的20棵大树的任何一声巨响，它们不知何故避开了我们的屋顶。

这场风暴不慌不忙地离开，格陵兰岛附近的一个阻塞高压中心阻碍了它的移动，飓风般的狂风肆虐了六个州。这场东北风暴至少造成九人死亡，超过200万人断电（在我们镇上持续了五天），并淹没了沿海社区。

恶劣的冬季天气

一连串破坏性东北风暴并不是2018年唯一受气候变化影响的冬季天气。巴黎人和威尼斯人遭受了半个世纪以来最严重的洪涝灾害，这是长期降雨的结果，而致命的暴风雨袭击了德国和法国北部。就在达沃斯的富人和高跟鞋试图抵达世界经济论坛年会之际，几英尺厚的积雪掩埋了达沃斯。

在北美，最大的新闻是“天气鞭打”——持久极端天气之间的突然而剧烈的转变。尽管研究仍然稀少，但越来越多的证据表明，这些夸大的波动发生得越来越频繁，而且我们的三种气候影响因素都在发挥作用。

例如：在2019年1月的三个星期里，美国东部遭受了如此严寒的侵袭，以至于佛罗里达州南部的美洲鬣蜥近乎冻僵地从树上掉下来，而西部各州的居民则沐浴在高于正常水平的温度中。然后在2月初，“天气鞭打”来袭。急流模式的突然逆转给东部数百个城市带来了破纪录的温暖。气温在24小时内跃升了40多华氏度，使美洲鬣蜥恢复了生机。与此同时，一股寒流笼罩了西部各州。在东西部气团之间的气象战场上，密西西比河谷的强风暴造成了数十年来最严重的洪涝灾害。自20世纪50年代以来，该地区强降水的频率增加了约40%。

全球、区域和相互作用因素再次发挥了作用。总体而言，全球变暖和湿润无疑促进了这些极端情况。而同样的区域性环状急流，也促成了炸弹气旋的肆虐。2019年2月，冬季鞭打也袭击了美国和加拿大；在某些地区，气温在短短几天内反弹了50或60华氏度，风寒效应反弹了100多华氏度。

酷热、浸泡的夏季

2018年夏季也给北半球带来了各种恶劣天气，其中大部分因气候变化而加剧。当日本、得克萨斯州甚至斯堪的纳维亚半岛连续几周烘烤时，美国东海岸则在其有记录以来最潮湿的季节中蹒跚而行。顽固的干旱困扰着美国西部、欧洲部分地区和中东地区，导致了一系列可怕的野火，仅加利福尼亚州就损失了200亿美元。极端夏季条件摧毁了农作物，促进了有毒藻类的大量繁殖，关闭了核反应堆冷却系统，并在四大洲引发了停电。

一些影响显然与全球因素有关。较高的平均气温导致更热的热浪。额外的水蒸气为夏季暴雨提供能量，并通过将更多热量滞留在地表附近来帮助提高夜间温度。异常的高温加上湿度，尤其是在夜间，可能是一种致命的组合，使人体难以通过汗液蒸发来降温。在全球范围内，数千名没有空调的人死亡。

不太直接的是气候对夏季急流的影响——这确实是一个“热门”的研究课题。然而，已经明确的是，全球因素和区域因素都参与其中，有利于形成异常波浪状的急流，例如席卷斯堪的纳维亚半岛的热浪、干旱和火灾。从2018年5月到7月，那里的气温打破了260年来的纪录。

区域变化发挥了什么作用？在春季和夏季，变暖发生在加拿大南部和俄罗斯北极海岸以南的陆地带。那里的春季积雪融化得越来越早。这种高反射表面的消失使下面的土壤更早地暴露在强烈的春季阳光下，使其更早地干燥。干燥的土壤比潮湿的土壤升温快得多，因此气温会升高。变暖使夏季抢先一步，比平时更早地将急流向北移动，使暖空气能够渗透到高纬度地区。

异常温暖的陆地带可以帮助将急流分裂成两个分支，这在冬季很常见，但在夏季则较少见。两个分支之间的天气系统经常长时间受困，因为那里几乎没有风来移动它们。在2018年夏季，欧亚大陆和北美上空的急流大部分时间都被分裂，在一些地区造成持续的温暖、干燥条件，而在另一些地区则造成长期的多雨时期，打破了两大洲的纪录。

系好安全带

2018年的极端天气只是正片的预告片，随着温室气体继续积累，正片将在各地观众面前上演。全球影响的一些后果——海洋变暖、空气变暖和大气湿度增加——是显而易见且直接的。深入的研究重点是理清区域影响及其与自然变率相互作用的混乱局面。让我们来看四个例子。

证据表明，地球赤道周围的热带地区一直在向两极扩展。这会将风暴路径推向极地，并使一些温带地区变得更热更干燥。最明显的症状可以在定义热带北部和南部边缘的干燥地带看到，例如南加州、地中海和澳大利亚，那里更严重的干旱和热浪已成为头条新闻。科学家们正在努力了解可能的促成因素——变暖、大气尘埃和烟尘颗粒，它们会改变气温和云层形成。

另一个正在审查的区域因素是墨西哥湾暖流的明显减缓，墨西哥湾暖流是从墨西哥湾向上流经东海岸，然后横跨北大西洋流向英国的主要洋流。它是更大的大西洋经向翻转环流的地表分支。减速将扰乱大西洋两岸的天气模式和渔业。对次表层海洋的测量数据很少，但对监测良好的地表温度的异常现象，例如东海岸沿线的异常温暖和格陵兰岛南部凉爽的水团，提供了重要的线索，表明这种大规模的环流系统可能确实正在减速。海洋温度模式的转变将改变风暴的强度和路径。近年来北大西洋风暴路径异常活跃可能是对墨西哥湾暖流减缓以及最有可能助长2018年冬季炸弹气旋的狂热海水的反应。

阻塞高压中心是另一个需要关注的区域特征。观测表明，它们在某些地方（例如格陵兰岛和俄罗斯西部）发生得越来越频繁，但大气模型难以预测这些天空中的漩涡涡流的发展和消亡。阻塞的形成可能有多种原因，有些与自然变率有关，有些与气候变化有关。例如，热带风暴的残余可能会自然地将能量注入急流，导致急流弯曲并分裂出孤立的涡流。然而，随着海洋变暖，热带风暴可能会在更偏北的地区和秋季后期存活下来，从而增加了与急流碰撞的可能性，从而可能形成阻塞，进而将飓风和其他天气系统推向异常方向。

例如，在2018年10月，飓风“莱斯利”在大西洋上徘徊了两个多星期，最终去了已知飓风从未去过的地方：葡萄牙以西。强风和洪涝袭击了伊比利亚半岛。当时，一个强大的阻塞高压位于东北欧上空，形成了波浪状的急流模式，捕捉到了“莱斯利”并将其带到了横跨大西洋的漫长旅程中。

最后一个区域因素是平流层极地涡旋，它在2018年冬季以及2019年冬季再次频繁出现在新闻中。它的行为一直很奇怪。这个强风环只在冬季围绕着北极上空约30英里高度的寒冷空气池旋转。每隔几年，合适的条件可能会使环变形，甚至将其分裂成两个或更多个较小的环，这些环倾向于向南迁移，从而带来严重的寒流。与此同时，来自南方的暖空气侵入北极，造成温度颠倒。在2019年1月下旬的极地涡旋分裂期间，北极附近的温度比芝加哥还要高。这些所谓的平流层突然变暖事件可能会自然发生，但最近它们发生得越来越频繁。几项新研究发现，俄罗斯西部以北的北冰洋海冰急剧减少可能有助于引发这些涡旋扰动。随着全球变暖加剧，我们这些居住在中纬度地区的人们可能会更频繁地受到极地涡旋的侵袭。

尽管我们强加于地球气候的不受控制的实验的某些方面仍然难以捉摸，但科学正在迅速揭示，气候变化可以归咎于加剧极端天气及其后果。了解这些联系将有助于我们更清楚地看到未来，并为对农业、国际安全、海洋生物、森林、淡水资源、基础设施和人类健康的影响做好准备。这些影响已经显而易见，并且只会恶化。

然而，仍有理由抱有希望。恶劣天气的爆发使人们更加关注旨在传播虚假信息并在公众中制造对气候变化怀疑的资金充足的运动。尽管怀疑论者怎么说，但自然变率根本无法解释我们已经看到和感受到的极端情况。最近的调查显示，大多数人最终接受了气候变化是真实存在的，并且是由我们造成的。保险公司、军事领导人、房地产开发商和市政管理人员正在对生命和财产的实际风险做出回应。也许我们终于准备好迎接前方的艰难旅程。