研究将恶劣天气和气候变化联系起来
这篇文章最初发表于360年耶鲁大学环境．
澳大利亚东南部刚刚经历了有记录以来最热的夏天:一些地区的温度连续50多天达到35摄氏度(95华氏度)。气候变化，研究人员世界天气归因项目能够说，很可能是罪魁祸首．2016/ 2017年澳大利亚夏季的平均气温现在是全球变暖开始前的50倍。
这样的结果有助于让人们清楚地认识到气候变化对现实世界的影响，比如热浪、干旱和极端降水。研究人员在提供这些信息方面做得越来越好，越来越快。
天气原因的根源要追溯到2004年，当时英国气象局的彼得·斯托特(Peter Stott)及其同事发表了一篇论文第一篇大论文他们将一场与天气有关的灾难归咎于气候变化:2003年欧洲致命热浪的可能性至少是人类造成全球变暖的两倍。“成千上万本不该死的人死了，”斯托特说。“这确实凸显了英国、法国和瑞士等相对富裕国家的脆弱性。”
在斯托特2004年的论文发表之前，研究人员一直在犹豫是否将任何一个天气事件归因于气候变化，因为天气是如此混乱，而且每年自然变化如此之大。自那以后的十几年里，研究人员在厘清空气中二氧化碳含量上升对任何特定天气事件的可能性或严重性有多大影响方面取得了巨大进展。当斯托特和他的同事在2015年的一篇论文中再次审视2003年的热浪时，更好的模型和更温暖的世界使他们能够说这种事件发生的几率不仅“增加了一倍多”，而是增加了十倍。
一位专家说，有时你观察到的温度如果没有气候变化几乎是不可能的。
的美国气象学会公报自2012年以来，BAMS发布了一份从气候角度解释极端天气事件的年度报告，很容易看出归因研究取得了多大进展。第一版报道了从异常温度到干旱等六次事件。的2016年最新版本解决了20多个事件，从英国极端的冬季阳光(气候变化导致的可能性增加了1.5倍)到阿拉斯加极端的野火季节(气候变化导致干燥燃料条件的可能性增加了34%至60%)。科学家们现在可以处理较小的天气事件，更好地分离El Niño等自然气候波动的影响，并开始处理更复杂的系统，如飓风。
这些分析的前沿是一些旨在将恶劣天气归因于气候变化的项目，因为极端事件实际上正在发生，而不是在一年或十年之后。2014年，在非营利研究和新闻组织气候中心(Climate Central)的支持下，世界天气归因(World Weather Attribution, WWA)项目启动，目的是在新闻中出现灾害时，实时得出结果，救援组织会予以关注，未来的救援资金可能更容易动员起来。到目前为止，他们已经处理了十几个事件，而他们保持记录的分析只记录了五天。“关键是要为公众辩论提供科学证据，”WWA的科学家、牛津大学的气候模型学家弗里德里克·奥托(Friederike Otto)说。“这些争论发生在直接的后果中。”
世界资源协会迄今为止最快的分析提供了一窥研究人员在归因科学中面临的挑战。那是2015年12月，大西洋风暴德斯蒙德(Desmond)登陆英国西北海岸。洪水和山体滑坡导致火车停驶，房屋被毁，数万人断电。与此同时，气候科学家们正坐在巴黎商讨巴黎气候协议的条款，该协议旨在将全球变暖控制在2摄氏度以内。世界能源协会希望强调气候变化的影响，以帮助巴黎气候谈判继续进行。12月5日雨下得最厉害;奥托和她的同事在10号前完成了他们的报告。“我们基本上通宵工作，”奥托说。
他们的第一个任务只是简单地定义事件，这比看起来要复杂得多。“是两周多降雨，还是一天多降雨，这个地区还是更上游的地方?””奥托说。“这不是简单的。”例如，在非洲，造成问题的往往不是严重的干旱，而是干旱期之间土壤恢复的时间不足。确切地说，你如何定义一个事件将影响结果，以及将其归因于气候变化的容易程度(或可能程度)。以德斯蒙德风暴为例，洪水基本上是24小时内的一次洪水造成的。
科学家们可能有更坚实的基础问，是否有任何具体事件因气候变化而变得更糟。
下一个挑战是收集足够的数据。在一些地方，它根本不存在;例如，WWA为索马里最近的干旱所分析的最好的数据集只包含了整个东非的20个雨量计站，并辅以卫星数据。其他时候，访问是一个问题。奥托说，对于德斯蒙德风暴，世界气象协会不得不依靠苏格兰的一个开放的气象站，用预报填补空白，直到一个月后发布降雨数据。
然后，当然，研究人员需要模型来告诉他们这种不寻常的事件是否变得越来越普遍。WWA为每个案例研究使用了几个模型，因为每个模型都有其优缺点。这个想法是对真实世界和没有气候变化的想象世界进行模拟，以比较这种极端事件的概率。为风暴德斯蒙德该协会的结论是，由于气候变化，风险增加了5%至80%。“它发挥了一定作用，但并不是游戏规则的改变者，”奥托总结道。WWA的其他研究——包括2017年澳大利亚热浪的研究2015年7月欧洲热浪和2016年北极暖化状况——已被证明更具戏剧性和决定性。尽管如此，气候变化大大增加了这种可能性。
热浪是最容易归咎于气候变化的事件。这在一定程度上是因为一个地区达到的最高极端温度往往有一个明显的上限。
“有时你观察到的温度如果没有气候变化几乎是不可能的;以前这种可能性几乎为零，”世界气象协会荷兰气象研究所的科学家Geert Jan van Oldenborgh说。尽管研究人员仍在处理概率性陈述，对于这些事件，他们基本上可以说，“气候变化造成了它。”
这也有助于科学家理解气候变化如何导致气温升高的物理原理。对于其他类型的事件，无论是研究人员对物理效应的理解(比如海冰融化的速度，或者云是如何工作的)，还是模型复制这些效应的能力，都是糟糕的。根据2016年美国国家科学院的一份报告，随着排名的下降，归因越来越难:干旱和极端降雨、极端冰雪、热带气旋、野火和大风暴。
甚至热浪也会造成并发症。例如，在WWA对2016年印度热浪的研究中，他们发现平均气温出现了奇怪的上升，而最高气温没有上升。奥托猜测，这可能是因为空气污染反射了阳光，抵消了一些温室效应。“我们真的没有可靠的气溶胶气候模型，”她说。“所以我们无法验证这一点，我们只能推测。”
当然，并不是所有的研究都发现了气候变化的影响。自2012年以来，大约35%的BAMS报告属于这一阵营。WWA处理过一些案子，比如2016年索马里干旱在那里，模型的结果彼此不一致，以至于他们无法判断气候变化是否有影响。为2014年，巴西São保罗干旱美国水资源协会发现，气候变化可能不会产生影响，而是降雨增加和蒸发相互抵消。奥托说:“这对人们来说是非常有用的。”因为这意味着决策者可以解决导致干旱的其他因素，比如用水量的增加。
快速归因仍有争议。奥托说，当世界风能协会将其对德斯蒙德风暴的分析提交给一家公开评论杂志时，“大约有一半(评论家)说，它不可能是正确的，因为它太快了。”但我们已经这样做了好几次，抗议活动也变得安静了。”
其他人则对归因方法持异议。科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的政治学家小罗杰·皮尔克(Roger Pielke Jr)更倾向于依靠迄今为止我们所看到的极端事件变化的统计数据。“我总是倾向于对极端情况的实际观察，而不是模拟结果，”他说。但是从定义上讲，极端事件是罕见的，所以需要很长时间来积累数据。在政府间气候变化专门委员会的2012年极端天气特别报道在美国，科学家们发现，与1950年相比，现在世界上一些地方的热天更多了，冷夜更少了，大雨也更多了。Pielke说:“热带气旋、洪水、干旱、龙卷风——都不是那么严重。”
凯文·特伦伯斯国家大气研究中心科罗拉多州博尔德市,认为科学家们有了更坚实的基础来询问是否有任何特定的事件发生，一旦发生更糟糕的是通过气候变化，而不是问它是否一开始就更有可能发生。
特伦伯斯解释说:“这种变化真的很棘手。他说，试图捕捉像风暴物理学这样的东西的研究是如此令人担忧，以至于这些研究最终低估了气候变化的影响。特伦伯斯认为，把重点放在基本的热力学上更简单、更有说服力:现在天气变暖了，所以大气更湿润了(气温每升高1摄氏度，空气所含水分就会增加7%左右);缺水的空气会更快地使地面干燥，导致干旱和野火的风险增加;额外的水分会填充雨云，导致洪水的风险增加。
将干旱或洪水的可能性与气候变化联系起来，有助于让公众相信排放的影响是切实的。
例如，这些分析表明，由于温暖的海洋向云层中注入了更多的水分，2016年路易斯安那州洪水期间的降雨量比在较冷条件下的降雨量多25%。特伦伯斯认为，这是一个更有用的信息，而不是世界矿产协会的声明，即气候变化使该事件发生的可能性增加了40%，因为该事件发生的可能性从一开始就非常低。这就好比说某种毒素会使你患脑癌的几率增加40%:这听起来很可怕，直到你意识到你患脑癌的几率已经从1%上升到了1.4%。
奥托和其他人不同意特伦伯斯的观点;他们认为，可能性的统计数字是公众想听到的。斯托特同意这一观点:“如果你想弄清楚应该在除雪机上投资多少，你就需要知道下一次大雪带来的风险是多少。”斯托特为全球抗击雪灾协会提供了一些监督，但没有直接参与该协会的研究。
不管归因研究是如何进行的，科学家们已经达成了一个共识，那就是归因研究是可能的，也是有用的。斯托特说，将特定干旱或洪水的可能性与气候变化联系起来，有助于让公众相信人类二氧化碳排放的影响是切实的。
他说:“气候变化不是遥远的未来会发生的事情，而是已经发生的事情，而且会产生重大影响。”
“我认为关于的想法斯托特补充道。但是，关于最好的方式，仍然有“大量的热烈讨论”。
