氣候變化對歐洲熱浪的影響,可以進行量化嗎?

2009年6月底,法國,西班牙,比利時等歐洲國家遭遇罕見的高溫,法國南部打攝氏45.9度的紀錄高溫。世界天氣歸咎於組織(世界天氣署名)發現,熱波的快速評估後,氣候變化發生的概率,使歐洲的熱浪上周增加了至少五倍。 [1]

這已經不是我們第一次這個專注於研究「氣候變化與某次極端事件的關聯」的機構發出這樣的結果聲明了。2018年,當席捲北半球的熱浪使得北極圈內出現30攝氏度高溫時,「世界天氣歸因組織」與英國牛津大學合作發表報告指出,由人類活動導致的氣候變化讓2018年歐洲熱浪的發生可能性大大增加了1倍以上。[2]

中國氣象局近期發佈的中國氣候變化藍皮書(2019)指出,從1951到2018年的年平均氣溫每十年就會升高0.24攝氏度,極端高溫事件在20世紀90年代中期之後明顯增多。

圖片來源: 中國氣候變化藍皮書(2019)

一直以來,當人們遇到極端天氣侵襲,一個被廣泛接受的理論是,增加與氣候變化造成的溫室氣體濃度的上升加劇了有關“”極端天氣事件,這是結論的趨勢。但時間長了,關係更準確斷言某些天氣事件和氣候變化是困難的。但近年來,隨著科學“氣候歸屬”的發展,科學家對最近的極端天氣事件,可能會出現特別極端溫度事件(如高溫,極端寒冷的天氣)一個可靠的評估。

什麼是氣候歸屬“(氣候署名)?

氣候變化的歸因研究(Attribution of climate change),或稱「氣候歸因科學」,被定義為「利用統計上的置信區間(confidence interval),對造成某個天氣事件的多個因素進行分析,來評估這些因素對造成這一天氣事件分別起了中國多大的作用。「[3] 歸因研究是當前評估全球變暖帶來的極端天氣風險的重要技術手段方法之一。

科學家們通過比較不同條件下發生極端天氣事件的概率變化,模擬了單一因素對極端天氣的影響。例如,為了理解人類活動是否以及在多大程度上與歐洲夏季的極端高溫有關,研究人員使用模型計算了兩種可能性,第一種是在正常條件下該地區出現極端高溫的可能性,第二種是在排除所有人為因素後該地區出現極端高溫的可能性,兩者之間的比率(或相對比率)將成為確定人為因素影響的基礎。

目前有四種常見的氣候歸因研究模型:

包括第一多個耦合回路模型系統(耦合模型途徑)[4]。最複雜的綜合的氣候模型模擬,往往不僅包括大氣,海洋和土地流轉,還包括有機迴圈和化學過程。類似於所有的歸因研究,耦合模型計算出“真實世界”的比值,在這兩種情況下,“自然世界”極端天氣事件發生的概率原則。這樣的模型通常用於快速評估極端天氣事件的發生,氣象局在2014年曾用耦合模型發佈氣候歸因研究的結果,該研究90%的把握可以證明,極端高溫的人類活動米德蘭可能性增加了13倍。

氣候歸因研究的第二種方法進行主要可以利用資訊包括觀測到的海平面溫度的大氣環流模型(Sea Surface Temperature Forced Atmosphere Only Model Approaches)模擬「真實」世界問題情境,與反事實的不包含人類活動影響的「自然」世界社會情境作對比。其中,大多數採用這種方法的研究會用同時包含人為因素和自然環境因素的「歷史」海溫情境減去僅包含一個自然之間作用力的「自然」情境,以得出企業排除一些自然經濟因素後的變暖趨勢。2019年6月,日本氣象學家收集了近55年的氣象數據,對2018年席捲日本的高溫熱浪進行氣候歸因研究,結論為:如果沒有全球變暖的影響,2018年夏季在日本爆發的極端高溫天氣根本不會發生。[5]

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第三種方法是歸因類比分析(基於模擬途徑)。在極端天氣發生的環流特徵觀察研究,選擇具有相同的迴圈特性,但發生在相對於隨時間釋放人類活動的影響,極端天氣事件的不同時期。

研究者還會採用實證分析法(Empirical Approaches)來判斷影響極端天氣發生頻率的因素。例如,通過分析現有的氣象記錄,研究者將極端高溫累計天數與全球經濟平均氣溫掛鈎,把降水量和大氣變暖趨勢掛鈎,對一些具有特定時間段的研究結果表明,在全球變暖的條件下全球世界各地出現極端高溫的次數是過去的五倍,出現極端降水的概率大大提高了12%,同時,18%的極端降水和75%的極端高溫與全球變暖有直接聯繫。[6]

氣候的歸屬,科學家們已經證實,全球變暖增加了極端天氣的發生概率,極端天氣擴大勢力範圍,有些研究甚至得出這樣的結論:如果沒有對氣候變化由人類活動造成,許多極端天氣事件甚至不會發生。

氣候歸因科學的里程碑式的成就和最近的發現

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