本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
2018年夏天，气候变化的未来成为了现实。高度放大的急流模式在异常长的时间内保持静止，给地球带来了前所未有的天气灾难——例如，东亚和北欧前所未有的热浪和干旱，加利福尼亚州有记录以来最致命、损失最惨重的火灾季的开始，以及日本自1982年以来最致命的洪水。
极端夏季天气促成了2018年与天气有关的数十亿美元的灾难总数为39起——根据保险经纪人怡安奔福德的数据，这是自1990年以来任何一年的第四高总数。其中有七次数十亿美元的干旱——这是有记录以来数十亿美元干旱的最高数量（之前的记录：1999年和2015年各有6次）。2018年干旱造成的总损失接近330亿美元——与1975年以来的全球干旱损失第五高水平持平。
不幸的是，像2018年那样的极端急流模式可能变得越来越普遍和极端，这对全球粮食安全构成了重大危险。4月26日，哥伦比亚大学气候科学家凯·科恩胡伯及其合著者发表了一篇论文，2018年早夏的极端天气事件与反复出现的半球波7模式相关，发现2018年的极端事件与一种特殊的“停滞”急流行为模式有关——这种模式在近几十年中频率和持续性都有所增加。
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12月9日刚刚发表的一项后续研究，放大的罗斯比波增强了主要粮仓地区同时发生热浪的风险——同样由科恩胡伯博士领导——发现，像2018年那样停滞的急流模式容易给世界多个重要粮食产区带来同时发生的热浪和相关的干旱条件。作者写道，这些停滞的急流模式可能导致“受影响地区作物产量减少4%，区域减少高达11%。考虑到这些地区对全球粮食生产的重要性，已确定的远程联系有可能加剧多次歉收，对全球粮食安全构成风险。” （远程联系是指在气象现象之间发生的因果关系或相关性，这些气象现象发生在很远的距离）。
在随附最近论文的新闻稿中，科恩胡伯博士说：“我们发现，当这些全球尺度的风模式存在时，主要农作物产区同时发生热浪的风险增加了20倍。直到现在，这仍然是粮食系统中一个未被充分探索的脆弱性。在这些事件中，实际上在原本相当混乱的环流中存在着一种全球结构。钟声可能会在多个地区同时敲响。”
图 1. 2003-2007年主要商品作物玉米、小麦、大豆和水稻的平均作物产量（以颜色表示），单位为千卡（基于Ray等人，2012年的数据）。还显示了在波5（以棕色边框区域显示）和波7（以红色边框区域显示）的停滞急流模式期间受热浪及其相关干旱影响的区域。受影响的区域包括北美中部的主要粮仓，以及西欧和东欧。受波5和波7影响的区域约占全球粮食产量的四分之一。美国、法国和俄罗斯生产了世界小麦的42%；对于玉米，仅美国和法国就生产了总产量的57%。来源：科恩胡伯等，2019年，《放大的罗斯比波增强了主要粮仓地区同时发生热浪的风险》，《自然气候变化》
地球急流行为的变化
地球大气层的急流中有一系列波状的槽和脊，称为行星（或罗斯比）波，波长数千英里，它们以大约15-25英里的时速从西向东绕地球行进。它们的波长较长，这意味着通常在任何特定时间都有5-10个罗斯比波环绕地球。
科恩胡伯及其同事发现，在1979年至2018年期间，特定波长的罗斯比波，称为波5和波7——意味着急流中的南北摆动，在地球圆周产生5个或7个峰值和相应的槽——可以锁定在以可预测区域为中心的对称大弯曲网格中。波5模式往往会停滞在北美中部、东欧和东亚，高压脊（及其相关的热浪和干旱）位于这些区域；波7模式则给北美中西部、西欧和西亚带来热浪和干旱。
“通常，预计一个地区的低收成会被其他地区的好收成所平衡，”阿姆斯特丹自由大学环境研究所的研究合著者迪姆·库穆说，他近年来曾合著过几篇关于极端急流行为的论文。“这些波浪可能导致多个重要粮仓同时减产，给全球粮食生产带来风险。”
尽管目前的研究并未发现波5和波7停滞的急流模式在1979年至2018年期间的频率发生了变化，但其他一些研究发现近年来停滞的急流模式有所增加，包括曼等人。（2018年），预计持久极端夏季天气事件的变化：准共振放大的作用，曼等。（2017年），人为气候变化对行星波共振和极端天气事件的影响，以及莱曼等。（2015年），全球变暖下破纪录的降水事件增加。
迈克尔·曼在2018年10月发表的realclimate.org 帖子中，对这些研究进行了很好的总结，这些研究普遍认为，人类造成的气候变化可能是导致急流行为发生这种高度令人担忧变化的原因。曼博士预测，我们未来的气候可能会导致夏季停滞的急流模式显著增加，从而导致我们像2018年经历的那样，极端破坏性天气事件的增加。
即使停滞的急流模式的频率没有增加，在气候变暖的情况下，热浪及其相关的干旱几乎肯定会变得更加强烈。当停滞的急流给多个粮食产区带来强烈持久的干旱条件时，这种行为将对全球粮食安全构成重大威胁。正如我在2016年的一篇文章中所写的那样，粮食系统冲击：气候变化对文明的最大威胁，同时袭击多个粮仓地区的干旱有可能引发危险的全球“粮食系统冲击”。伦敦保险巨头劳埃德在2015年发布的一份“粮食系统冲击”报告中概述了一种可能发生的极端全球粮食生产冲击，其中包括可能导致骚乱、恐怖袭击、内战、大规模饥荒和全球经济严重损失的多次干旱。劳埃德给出的这种情况发生的可能性高得令人不安——远高于每年0.5%，这意味着未来40年至少有18%的发生几率。科学作家朱利安·克里布在10月份出版的一本非常发人深省的书《粮食或战争》中，也对由于气候变化而导致的严峻粮食供应风险进行了非常出色的讨论。我计划在以后的文章中评论这本书。
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