干旱、野火、热浪、强降雨——这些都是自然发生的极端天气现象。但是，气候变化现在正在增加许多此类事件的频率和强度。巴黎的洪水和北极热浪只是 2016 年气候变化导致极端天气的两个例子——还有更多例子。
然而，科学家如何知道全球变暖影响了特定事件？直到最近，他们还无法回答这个问题，但“归因科学”领域在过去五年中取得了巨大进展。研究人员现在可以告诉人们气候变化如何影响他们，而不是 50 或 100 年后——今天。
《大众科学》采访了牛津大学环境变化研究所副所长弗里德里克·奥托，讨论了归因科学的工作原理以及为什么它是帮助社区为气候变化做好准备并适应气候变化的关键组成部分。
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[以下是采访的编辑稿。]
归因科学到底是什么？
每当发生极端事件时，人们通常会问：“气候变化是否起了一定的作用？”我们的目标是在新闻时限内——也就是在事件发生后的两周内——提供科学证据来回答这个问题。
研究人员是试图将特定的极端事件或模式的极端事件与气候变化联系起来吗？
他们两者都在做。我的工作重点是特定的极端事件——例如，我们上次做的归因研究是关于目前正在发生的北极热浪。
所有极端事件都有不同的强迫因素[影响地球气候的因素]，其中一个强迫因素可能是气候变化。通过这项研究，我们现在可以说，由于气候变化，这种强度的事件变得更有可能发生，或者我们可以说，过去 150 年一遇的事件现在变成了 50 年一遇的事件。
归因科学在技术层面是如何运作的？研究人员使用什么样的方法，他们寻找什么样的证据？
这有点像你掷骰子，连续掷出 10 个 6。你会怀疑这个骰子有问题，但从这 10 次掷骰子中，你无法确定它是一个灌铅的骰子。为了能够做到这一点，你必须一遍又一遍地掷骰子，对你掷出的数字进行统计，只有这样你才能得到答案。
这就是我们研究极端天气事件的方式。我们模拟在当前强迫因素下可能发生的情况，并计算出在当今气候下发生此事件的可能性。当然，我们没有没有气候变化的世界的观测数据——什么是正常的骰子。因此，我们必须通过从气候模型中去除人为变暖，或者通过对 19 世纪末和 20 世纪初的观测数据进行统计建模来模拟那个世界。然后，我们确定在没有气候变化的世界中可能出现的天气。
如果我们感兴趣的极端天气事件的可能性[在这两个世界之间]不同，那么我们可以说气候变化导致了这种差异。它可能是强度或频率上的差异。
你说你的团队可以在新闻周期内提供答案。这么快怎么可能？
我们使用同行评审的方法，所以我们基本上只是将以前研究中使用的方法应用于新的事件。这有点像做季节性预测。我们还提前完成了所有的模型模拟，因此如果发生极端事件，我们只需要进行分析。
你如何将全球变暖的影响与其他因素（如厄尔尼诺现象）区分开来？
在我们的实验设置中，我们模拟当今世界发生的事件，然后我们从气候模型的大气中去除人为排放，并再次进行相同的实验。所以我们唯一改变的是人为强迫。在模拟中，我们生活的世界和可能存在的世界具有相同的大规模模式，如厄尔尼诺现象。因此，我们正在问：“假设所有其他条件都相同，温室气体排放的影响是什么？”
科学家如何解释他们发现没有气候变化信号的极端天气事件？
这个结果并不意外，也不是不可思议的。例如，我们知道，全球平均气温升高会增加热浪的风险，只是因为基线温度更高。但受气候变化影响的不仅仅是温度。例如，在最近为期两年的圣保罗干旱中，降水增多，蒸发增多。最后，这两个效应相互抵消，干旱风险本身没有改变。气候变化对这种情况下的整体干旱风险没有影响——但它对各个组成部分有影响。
我们还关注气候变化今天的影响。很可能对于某些事件，我们在一个温度高一度的世界中今天看不到影响。但是，仅仅因为我们现在没有看到信号，并不意味着这是一个永远不会受到气候变化影响的事件。
与其它类型的极端天气事件相比，科学家对气候变化对某些类型极端天气事件的贡献更有信心吗？
有一些事件我们预计会增加，例如热浪和极端降雨。特别是，热浪的信号已经很大了。其他事件要复杂得多。例如，对于干旱，陆地表面的反馈起着巨大作用，大气环流起着更重要的作用。还有一些事件，例如飓风，您需要非常高分辨率的模型才能说出一些信息——这就是技术尚未到位的情况。
我听说科学家说，20 年前他们无法回答归因问题。是什么使该领域得以发展？
这门科学实际上只是在过去五年内才出现的。我们首先取得了技术上的突破——你需要能够一遍又一遍地模拟天气，即使在 1990 年代，这在技术上也是不可能的。仅在 2000 年代，由于计算能力更强，它才成为可能。
然后在 2003 年，提出了进行此类研究的方法——我们可以使用先进的计算能力以这种方式研究极端事件的想法。但这仍然需要一些概念上的工作。在过去五年中，我们真的取得了概念上的突破。
归因科学的下一步是什么？
下一个重大挑战是致力于减少灾害风险，以及极端事件的影响。因为人们问的问题不是“巴黎三日降雨的风险是什么？”他们问的问题是“巴黎洪水的风险是什么？”这不仅取决于气象事件，还取决于其他因素，如河流流域的大小、河流的管理以及脆弱性和暴露的所有这些方面。
这可能看起来很明显，但为什么归因研究很重要？
三件事：一是我们目前不太清楚今天气候变化的实际影响是什么。我们可以预测大规模变化，但全球平均气温升高不会杀死人。杀死人的是极端天气事件。这项研究使我们能够更全面地了解气候变化的实际含义。
其次，它为公众讨论提供科学证据。当发生极端事件时，人们会问气候变化是否起了一定的作用。过去，通常是政治家回答这个问题，而这与任何科学证据完全无关。
这项研究还使我们能够做出更好的规划决策。当我们知道由于气候变化，干旱发生的可能性增加了 10 倍时，我们就知道我们需要将适应工作重点放在这方面。
2016 年哪一个极端事件与气候变化的联系最明确？
正在进行的北极热浪。由于气候变化，它发生的可能性增加了几个数量级。