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2010年是記錄在案的最熱的年份之一，同時也是災(zāi)難最多的年份，由此引出了一個問題：全球變暖將導(dǎo)致更多的極端天氣嗎？2011年6月，皮尤全球氣候變化研究中心的Huber DG 和 Gulledge J 博士就極端天氣和氣候變化之間的聯(lián)系以及該如何管理風(fēng)險做了詳細(xì)闡述。我們對文章主要內(nèi)容進(jìn)行了整理，以供參考。 1 引言 通常情況下，氣候變化是對溫度或降水平均變化方面的描述，但頻率的變化和極端事件的嚴(yán)重性也將引起社會和經(jīng)濟(jì)消費(fèi)的變化。2010年大量損失慘重的災(zāi)害性天氣可以說明這一事實，自1880年以來，2010年與2005年并列為全球最熱的一年。同時，這兩年的記錄中都有異常的破壞性天氣事件，如2005年的卡特里娜颶風(fēng)和2010年發(fā)生在俄羅斯的致命熱浪。2010年其他極端事件還有：巴基斯坦爆發(fā)了最大的洪水，加拿大出現(xiàn)了最溫暖的年份，同時2010年也是澳大利亞西南部最干旱的一年。 [3]極端天氣事件在2011年的最初幾個月得到了延續(xù)，比如澳大利亞史無前例的洪水，得克薩斯州的毀滅性干旱和森林火災(zāi)，新墨西哥州、亞利桑那州和北達(dá)科他州前所未有的洪水。 德國慕尼黑再保險公司從1980年開始編制全球性的災(zāi)難數(shù)據(jù)。在其數(shù)據(jù)集中，2010年是有記錄以來自然災(zāi)害數(shù)量排名第二（位于2007年后）和經(jīng)濟(jì)損失排名第五的年份。雖然地質(zhì)災(zāi)害中有更多的遇害者（海地地震遇難者超過了2010年所有自然災(zāi)害遇難者的90％），但65％的經(jīng)濟(jì)損失是與天氣和氣候有關(guān)的（即狂風(fēng)、洪水、大雪、熱浪、干旱和森林火災(zāi)）。874件自然災(zāi)害事件造成了68000人死亡和99億美元的損失事實上，2010年是記錄在案的最熱的年份之一，同時也是災(zāi)難最多的年份，由此引出了一個問題：全球變暖將導(dǎo)致更多的極端天氣嗎？至少在熱浪和強(qiáng)降水方面答案是肯定的。但是，很多公眾討論集中在追究個別天氣事件的原因上，這種錯誤的定位掩蓋了全球變暖與極端天氣之間的關(guān)系。我們提出科學(xué)的問題至關(guān)重要：比如氣候變化是否“造成了”某一個特定的事件？這是一個根本無法回答的問題。這一謬論導(dǎo)致我們在描述個別天氣事件和氣候變化之間的關(guān)系時會經(jīng)常失敗，使我們忽視了更多由于全球變暖而真正發(fā)生的極端天氣的風(fēng)險。 氣候變化是指氣候狀況變化的平均水平——也就是說，大于數(shù)十年、數(shù)百或數(shù)千事件的平均水平。例如，在過去的30年，極端天氣有著其長期的發(fā)展趨勢，這種趨勢與全球氣溫上升之間存在著一定的統(tǒng)計關(guān)系。而可能被忽略或添加到記錄的任何單一的天氣事件都不能改變這種趨勢。因此，爭論單一事件與長期升高的全球地表平均溫度之間的關(guān)系完全是無稽之談。 然而，個別天氣事件為我們提供了重要的經(jīng)驗教訓(xùn)，在氣候變化面前，社會和經(jīng)濟(jì)顯示出其脆弱性。將個別天氣事件與氣候變化相聯(lián)系，便會形成對不斷上升的氣候風(fēng)險的被動態(tài)度，因為科學(xué)家們并沒有將其聯(lián)系，所以我們可以忽略作為作為偶然事件的個別事件。關(guān)于未來天氣狀況的不確定性，單一事件對全球變暖的貢獻(xiàn)是無力的，我們需要及時采取有效的行動以管理正在增加的與極端天氣相關(guān)的風(fēng)險。事實上，這種不確定性就是風(fēng)險管理機(jī)構(gòu)——保險公司存在的原因，例如風(fēng)險管理是一個驗證全球氣候變化與極端天氣之間聯(lián)系的校正框架。 有效的風(fēng)險管理框架能夠容納不確定性，利用學(xué)習(xí)機(jī)會更新對風(fēng)險的認(rèn)識，并探測目前罕見的極端事件，并將其作為我們應(yīng)該如何應(yīng)對正在上升風(fēng)險的有用信息。風(fēng)險管理避開徒勞地試圖預(yù)測個別事件，著眼于建立長期的風(fēng)險確定性；越來越多的理解風(fēng)險的類型，應(yīng)用管理盡量減少未來的花費(fèi)。理解風(fēng)險的含義以及風(fēng)險與氣候系統(tǒng)的關(guān)系，對于運(yùn)用不斷增加的風(fēng)險評估脆弱性和規(guī)劃未來的特征是至關(guān)重要的。 2 最近的極端天氣 2010年與2005年并列為有記錄以來全球最熱的一年，這一結(jié)果毫不奇怪，19個國家刷新了他們國家的高溫記錄，這是在單一年份中高溫記錄得到刷新的國家數(shù)量最多的一年，比2007年多2個國家。2010年5月26日，巴基斯坦Mohenjo-daro地區(qū)溫度達(dá)到了128.3℉，這是“亞洲大陸有史以來測定的最高溫度記錄”。引人注目的是，所有國家在2010年沒有新的低溫紀(jì)錄。同時，在全球范圍內(nèi)幾個有歷史意義的熱浪事件發(fā)生了。在俄羅斯西部空前的夏季炎熱引起了火災(zāi)和俄羅斯1/3的小麥減產(chǎn)；煙霧、煙塵與極端高溫共造成了5.6萬人喪生。在中國，極端的高溫和100年來最嚴(yán)重的旱災(zāi)造成云南省農(nóng)作物歉收，而蝗蟲災(zāi)害又使農(nóng)作物受到了進(jìn)一步的破壞。在美國，最北端的馬里蘭州2010年夏天以106℉的高溫打破了東海岸的高溫紀(jì)錄。能源和電力需求以及受極端炎熱氣候影響的區(qū)域大小也打破了以前的記錄。即使加州的平均氣溫低于正常水平，但9月27日全天洛杉磯卻以113℉的高溫打破了記錄。 全球降水遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常水平，自1900年以來，2010年是最濕潤的一年。許多地區(qū)的大雨和洪水創(chuàng)造了新的紀(jì)錄。在巴基斯坦的廣大地區(qū)向西轉(zhuǎn)變的季風(fēng)導(dǎo)致了12英寸的降雨，印度河流域洪水泛濫，數(shù)以百萬計的人流離失所。里約熱內(nèi)盧24小時內(nèi)近12英寸的降雨量刷新了30年來最大的降雨量記錄，引發(fā)了近300次泥石流，至少造成900人死亡。 2010年的極端天氣與我們所描述的近幾十年的歷史極端破壞性天氣相符合，1995年芝加哥的熱浪使數(shù)以百計的人口失去生命，而2003年發(fā)生在歐洲的熱浪至少造成了35000人死亡，而最近發(fā)生在俄羅斯和美國的熱浪引起了人們對前兩次熱浪的回憶。自1990年以來，在美國造成100萬美元以上損失的風(fēng)暴的數(shù)量大幅增加。2010年美國中西部洪水的損害非常嚴(yán)重，這不是在1993年和2008年尺度上的事件，因為2010年美國中西部各洪水事件造成的損失均超過了數(shù)十億美元，這樣的嚴(yán)重性事件預(yù)計應(yīng)該500年才發(fā)生一次的。2011年，密西西比河已經(jīng)有另一個歷史性洪水和一個破紀(jì)錄的龍卷風(fēng)爆發(fā)了（見文本框1）。其他前所未有的災(zāi)害包括2008年發(fā)生在加州破環(huán)面積超過了100萬英畝的野火，以及持續(xù)十年之久的西南大旱，盡管其冬天一反常態(tài)的濕潤。印度有史以來最高的日降雨量記錄表明，孟買于2005年的7月出現(xiàn)了39英寸的降水，造成了城市洪水泛濫。傾盆大雨持續(xù)了一周，造成了數(shù)百人死亡，多達(dá)100萬人口流離失所。
3 氣候趨勢 綜合來看，近幾十年來對極端事件的統(tǒng)計數(shù)據(jù)提供了一個簡單的極端天氣事件的發(fā)展趨勢，極端天氣事件的發(fā)生將更加頻繁和劇烈。干旱和洪水的頻率不斷增加是氣候變暖的預(yù)期后果，現(xiàn)在我們已經(jīng)觀察到了這兩種趨勢。一些地區(qū)將會有更多的干旱，整體降雨量也將減少，而其他地區(qū)的洪水將更頻繁的發(fā)生。還有一些地區(qū)總雨量可能沒有發(fā)生變化，但降雨次數(shù)可能會減少，并多為更強(qiáng)烈的陣雨，造成定期洪水暴發(fā)與長期干旱時期交錯出現(xiàn)的現(xiàn)象。因此，在不同的地方觀察到的炎熱、洪水泛濫、干旱的趨勢和與全球變暖的趨勢相一致。 過去50年全球總雨量增加了7％，主要是由于大雨的頻率增加造成的。在美國占1%比例的降水量最多的降雨事件數(shù)增加了近20%，而輕、中度降雨事件的頻率已經(jīng)穩(wěn)定或下降了（圖1）。與此同時，熱浪變得更加潮濕，從而增加了對生物的熱脅迫，并且極高的夜間溫度也逐漸被納入其日益增多的特征之一，這是造成與熱相關(guān)死亡的主要原因。美國西部的干旱發(fā)生的更加頻繁，更加持久，較之西部，中西部地區(qū)雖然干旱的頻率較小，但洪水卻更加頻繁。
圖 1 美國大降水量天數(shù)的增加（1958-2007） 注：地圖顯示，1958—2007年每個地區(qū)有著非常強(qiáng)降水（定義為所有降水事件中占1%比例的降水量最多的降水）的平均天數(shù)所占的百分率增加。以國家為整體，尤其是分布在東北部和中西部的國家，有著非常強(qiáng)降水的天數(shù)有明顯的增加趨勢。 在全球尺度上，白天和夜間的高溫記錄已經(jīng)增加了。今天，美國創(chuàng)紀(jì)錄的高溫值是其打破的較低溫度的兩倍。相比之下，創(chuàng)紀(jì)錄的高溫記錄和低溫記錄在20世紀(jì)50年代大約是同樣有可能發(fā)生的（圖2）。這種趨勢表明，熱浪的風(fēng)險是隨著時間的推移增加的，與全球氣候模型的結(jié)果一致，熱浪風(fēng)險隨著大氣溫室氣體濃度的上升而上升。的確，在21世紀(jì)初所觀察到的熱浪強(qiáng)度已經(jīng)超過了氣候模型所預(yù)測的最壞情況。此外，觀察到的溫度分布范圍比氣候模型所產(chǎn)生的溫度范圍更寬，這表明當(dāng)前模型可能低估了氣候變暖過程中極端高溫上升的風(fēng)險。
圖 2 美國連續(xù)十年溫度高點(diǎn)與低點(diǎn)的比率連創(chuàng)新高 4 氣候變化和極端氣候風(fēng)險上升 平均算來，不斷變化的氣候極端事件可追溯至不斷升高的全球氣溫，大氣中的水蒸氣的增加，以及大氣環(huán)流的變化。氣溫上升直接影響了熱浪，造成大氣中有效水分的增加，最終導(dǎo)致極端降水事件的發(fā)生。沙漠已經(jīng)從赤道擴(kuò)展到了亞熱帶地區(qū)，引起了越來越多的土地出現(xiàn)退化，空氣干燥，受干旱主導(dǎo)的土地面積擴(kuò)大。這個亞熱帶環(huán)流模式的擴(kuò)張也增加了從熱帶到北極的熱傳輸，伴隨著降雨推動中緯度地區(qū)風(fēng)暴的發(fā)生，并且從熱帶到緯度較高的地區(qū)轉(zhuǎn)移。如上所述，沒有什么特別的短期事件，可以得出歸因于氣候變化的結(jié)論。歷史記錄提供了大量過去發(fā)生的極端事件的例子，而這樣的事件不需要?dú)夂蜃兓臈l件，它必然會發(fā)生。一項統(tǒng)計記錄表明：隨著時間的增長，這些事件的發(fā)生頻繁和/或強(qiáng)度時間增加，這一趨勢與我們基于全球變暖對這些事件發(fā)展趨勢的預(yù)期結(jié)果是一致的，并且我們對氣候物理學(xué)的理解的表明，這一趨勢將隨著全球持續(xù)變暖延續(xù)到未來。因此，一個基于概率的風(fēng)險管理框架是一種考慮氣候變化和極端天氣之間的聯(lián)系的正確方法。正如超速增加了一個致命車禍發(fā)生的風(fēng)險，但不能擔(dān)保它就是事故發(fā)生的決定性原因一樣，一個特別的熱浪并不是由全球變暖直接引起的，但由于全球氣候變暖其發(fā)生的風(fēng)險和強(qiáng)度會增高。 極端事件往往可以用它們預(yù)期的復(fù)發(fā)頻率描述。一個“25年的事件”有一個平均25年發(fā)生一次的統(tǒng)計期望。它在任何一個25年的跨度內(nèi)可能發(fā)生不止一次，也可能在一個完整的世紀(jì)一次也沒有發(fā)生，但許多世紀(jì)以來，它被預(yù)計平均每25年發(fā)生一次。一個需要較長復(fù)發(fā)時間的事件，其發(fā)生往往更為嚴(yán)重，因此，100年一遇洪水與25年一遇洪水相比是一個更可怕的事件。500年一遇洪水將更具破壞性，但這種事件是如此罕見以至于一般人都不會擔(dān)心這樣一個大規(guī)模事件的發(fā)生。然而，隨著氣候變化，曾經(jīng)被認(rèn)為500年發(fā)生一次的事件可能會變?yōu)?00年或10年發(fā)生一次，所以，大多數(shù)人會在其有生之年經(jīng)歷這樣的事件。 風(fēng)險不能以不連續(xù)的方式加以考慮，綜合考慮許多單一事件對未來特定事件具有預(yù)測能力。風(fēng)險是未來所有可能性發(fā)生概率的加權(quán)積累。它告訴我們，應(yīng)該計劃建立什么樣的未來氣候條件，使我們在長壽命投資的生命周期下盡量減少天氣有關(guān)的自然災(zāi)害的預(yù)期成本。 決策者面臨不完整信息或不可預(yù)知的結(jié)果時，風(fēng)險管理幾乎是廣泛用于任何地方的，風(fēng)險管理也可能有負(fù)面影響。典型的例子包括軍事、金融服務(wù)、保險業(yè)和每天普通百姓采取的無數(shù)行動。家庭財產(chǎn)保險、自行車頭盔、汽車安全帶都是風(fēng)險管理的設(shè)備，每天都有數(shù)十億人在使用它們，盡管大多數(shù)人永遠(yuǎn)不會需要它們。 5 理解氣候風(fēng)險 有了一個明確的趨勢記錄和對未來合理的設(shè)想，風(fēng)險水平便能得到評估和準(zhǔn)備。風(fēng)險可以被認(rèn)為是一個連續(xù)范圍內(nèi)的可能性，有著不同的發(fā)生概率，極端的結(jié)果是事件分布在低概率范圍內(nèi)。例如，氣候變化加寬了極端溫度概率的分布，以至于熱事件的均值和低概率特征向更頻繁和劇烈轉(zhuǎn)移（圖3）。
圖 3 作為全球變暖的結(jié)果平均溫度和極端溫度的概率分布的轉(zhuǎn)移 極端事件的風(fēng)險上升與玩灌鉛骰子有很多共同點(diǎn)，并且，較之有著1~6數(shù)字的骰子，有著從2~7數(shù)字的骰子能更頻繁地加權(quán)推出高數(shù)字，因此，可能會推出13（即可能的溫度最大值是比以前高的），甚至將比兩個正常的骰子滾動出的12（因為骰子已經(jīng)達(dá)到了最大值）有更高的概率。骰子最大值與正常骰子的概率分布相比較可以轉(zhuǎn)變?yōu)閳D3中的氣候變化風(fēng)險。對于正常的骰子，人們可以期待推出蛇眼（極端冷的天氣）與推出雙6（極端炎熱天氣）大約有同樣的概率。但隨著氣候變化，骰子被加載，以至于極端冷的天氣（以前的氣候定義中的）可能比他們以前出現(xiàn)的頻率少一點(diǎn)，而極端炎熱天氣將比以前更炎熱，并且極端炎熱天氣也將比以前更容易出現(xiàn)。
在這一新風(fēng)險的輪廓下，熱記錄的可能性大大增加。2003年致命的歐洲熱浪提供了一個現(xiàn)實世界發(fā)生的例子，這個例子是符合這個新的期望的。這種規(guī)模的事件在未發(fā)生變化的氣候框架下其發(fā)生的概率是很小的，但在新的氣候框架下，更熱和可變性更大的事件卻有著更高的發(fā)生概率。自從此事件真實的發(fā)生了，我們才知道這種強(qiáng)度的事件是有可能發(fā)生的，而且模型預(yù)測告訴我們，此類事件的風(fēng)險由于全球變暖預(yù)計在未來幾十年會大幅上升。事實上，僅方差增加了50％，甚至平均溫度不發(fā)生變化，就可以導(dǎo)致2003年發(fā)生的熱浪事件60年發(fā)生一次，而不是在舊的氣候框架下500年才發(fā)生一次。其他研究表明，因為近幾十年的變暖，2003年發(fā)生在歐洲的熱浪事件發(fā)生的風(fēng)險已經(jīng)擴(kuò)大兩倍了。隨著持續(xù)升溫，到21世紀(jì)的中葉，這類事件的頻率可能上升到每十年多次出現(xiàn)的程度。 極端熱的天氣事件不僅僅是一種超出預(yù)期增加速度的氣候事件，即便是監(jiān)測到的日常降水的變化仍然在預(yù)期范圍內(nèi)，但監(jiān)測到的每小時的極端降水量的增加卻已超出了預(yù)測。這表明，短時間內(nèi)爆發(fā)的降水量與大氣中濕度增加的尺度并不與較長時期降水量與大氣中濕度增加的總量保持一致。在荷蘭的一項研究表明，我們曾預(yù)測降雨量的增長速度將隨著溫度的增加而變化，但當(dāng)溫度超過12℃時，一小時的極端降水量卻以兩倍于預(yù)期增長速度的速度在增加。這是可能存在的另一種類型的極端事件迅速增加的例子，不僅極端事件發(fā)生的風(fēng)險分布發(fā)生了改變，而且可變性也增加了。 6 評估風(fēng)險和脆弱性 規(guī)劃者和決策者可以利用個別極端天氣事件，作為實驗室中評估社會和經(jīng)濟(jì)脆弱性和制定適當(dāng)行動的依據(jù)，旨在盡量減少預(yù)期災(zāi)難和損失在未來上升的風(fēng)險。例如，1995年發(fā)生在芝加哥的長時間熱浪致使數(shù)百人死亡，隨后該城市采取了應(yīng)對熱浪的有效措施。在2003年歐洲熱浪發(fā)生之前，這樣具有致命威脅的熱浪可能襲擊歐洲的概念還不被人們所熟知。現(xiàn)在，歐洲社會意識到這種可能性，已經(jīng)為減少未來的災(zāi)難和經(jīng)濟(jì)損害做了準(zhǔn)備工作?？ㄌ乩锬蕊Z風(fēng)表明，美國主要城市在一周內(nèi)沒有足夠的通訊、安全、衛(wèi)生設(shè)施和醫(yī)療保健就可能導(dǎo)致癱瘓。有一個適應(yīng)的反應(yīng)是關(guān)閉密西西比河海灣的出口運(yùn)河，它是卡特里娜風(fēng)暴潮進(jìn)入新奧爾良（New Orleans）的直接通道。最近其他的洪水和極端降雨的例子給我們上了最重要的一課，在最需要的地方應(yīng)提供防洪和應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，這是需要我們投資的。此外，極端事件代表了數(shù)據(jù)點(diǎn)的更新趨勢，能改善對未來風(fēng)險的估計，因為它對更新我們估計的目前的以及未來的風(fēng)險是非常重要的。 既要適應(yīng)不可避免的氣候變化，同時要減少未來溫室氣體的排放量，這就需要在較溫暖的氣候下，管理極端天氣事件的風(fēng)險。由于限制大氣中二氧化碳的濃度大體上能夠限制氣候變化的幅度，所以減少二氧化碳排放量可以有效地減少極端氣候事件的非線性變化。為此，緩解行動因為可能引起的排放量直線下跌，而有助于引起極端氣候事件風(fēng)險的非線性下降。相反，由于氣候變化已經(jīng)展開，一些影響是不可避免的，為此社會必須適應(yīng)他們。適應(yīng)行動必須與風(fēng)險的量級相稱，以使我們采取的適應(yīng)行動有效。與極端天氣有關(guān)的風(fēng)險的非線性增加，需要適當(dāng)?shù)倪m應(yīng)措施，這些適應(yīng)措施將超越預(yù)期的氣候變化的平均水平。此外，如果氣候變化太大，許多適應(yīng)措施都將變得不可行。因此，緩解應(yīng)該與可行的適應(yīng)行動水平相稱。 科學(xué)不是水晶球，但它提供了評估氣候變化風(fēng)險的強(qiáng)大工具?？茖W(xué)家可以考察近期的發(fā)展趨勢，研究某些特定類型事件的風(fēng)險是否會上升，也可以使用氣候模型預(yù)測未來的風(fēng)險是否可能增加。聚焦于這兩個指標(biāo)，事實上，越來越多的研究機(jī)構(gòu)正在使用氣候模型作為評估未來風(fēng)險增加的工具。模型無法預(yù)測具體的事件，但是，對于某些類型的極端事件，他們可以顯示風(fēng)險特征將來可能如何發(fā)生變化?；谏鐣J(rèn)的應(yīng)當(dāng)被防范的實際事件時，這種方法特別強(qiáng)大。 例如，2000年英國經(jīng)歷了破壞性的秋汛洪水，氣候模型切實模擬了與之相關(guān)的氣象條件。氣候模型中，與工業(yè)化前相比，當(dāng)今的氣候條件下嚴(yán)重的秋汛洪水發(fā)生的風(fēng)險已從20%增加到了90%。氣候變化已大大增加了此類事件發(fā)生的風(fēng)險，但模型模擬的結(jié)果并沒有發(fā)現(xiàn)2010年會發(fā)生致命的俄羅斯熱浪，然而模型模擬的結(jié)果已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在21世紀(jì)持續(xù)的變暖很可能導(dǎo)致類似幅度的熱浪頻繁的發(fā)生。因此，不顧那種特殊熱浪發(fā)生的原因，我們可以預(yù)期將來類似事件發(fā)生的風(fēng)險，并且類似事件發(fā)生的風(fēng)險將隨著全球氣候的持續(xù)變暖而增加。因為事件是如此致命，并且其造成經(jīng)濟(jì)損失是如此嚴(yán)重，所以我們應(yīng)及時認(rèn)真考慮針對類似的事件上升的風(fēng)險采取適當(dāng)行動，以限制和適應(yīng)這種風(fēng)險。 由于氣候事件的不確定性和風(fēng)險，集中研究個別事件是否由氣候變化引起是沒有任何意義的。隨著時間的不斷推移，持續(xù)的溫室氣體排放驅(qū)動的極端天氣事件發(fā)生的風(fēng)險會更高，這將導(dǎo)致我們當(dāng)前有關(guān)脆弱性的實際事件和高社會風(fēng)險事件的發(fā)生，有意義的是我們能從中吸取教訓(xùn)。氣候科學(xué)可以提供基于風(fēng)險的信息，決策者可以用它來理解風(fēng)險是如何改變的，以使他們可以優(yōu)先考慮和衡量在預(yù)防和適應(yīng)方面的投資。 原文題目：Extreme Weather and Climate Change –Understanding the Link，Managing the Risk 來源：http://www./publications/extreme-weather-and-climate-change 資料提供: 中國科學(xué)院對地觀測與數(shù)字地球科學(xué)中心;中國科學(xué)院國家科學(xué)圖書館蘭州分館/中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)信息中心 |
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