为什么我们笃定极端天气是全球变暖的锅？_风闻

全球变暖改变了随机天气过程的概率。

撰文 | 魏科（中国科学院大气物理研究所）

世界范围极端天气频发

2023年6月的高温注定会载入北京的极端气候历史。该月北京南郊观象台记录的高温日数（最高温达到或者超过35℃）达到15天，超过了2000年、2018年和2020年的12天。高温预警已经成为常态，6月份，北京市气象局发布1次高温蓝色预警、7次高温黄色预警、3次高温橙色预警和1次高温红色预警；其中在6月22、23和24日，连续三天最高温度突破40℃，北京南郊观象台温度分别达到41.1℃、40.3℃和40.0℃，创下北京现代气象观测史上首次连续三天40℃的极端高温新纪录。

高温对所有国家一视同仁。6月中下旬，美国多州出现电力紧张，甚至出现大面积停电。例如，密西西比州的杰克逊市出现近100个小时没有电力供应的情况。（由于加拿大山火肆虐，美国中西部和东部地区大片地区处于严重的空气污染之中。）世界范围内多地同时出现高温天气，在6月21日，墨西哥新拉雷多连续三天最高温度超过45°C，蒙克洛瓦连续三天最高温超过46°C；巴基斯坦诺昆迪最高温达到49℃；伊朗扎博勒最高温达到50.8℃，成为当天全球之最。

极端高温只是全球极端天气灾害的冰山一角，全球变暖带来的“灾害套餐”里还有暴雨、洪涝、干旱、山火、更强台风、海洋酸化、海平面上升等等。6月以来，海地暴雨成灾导致至少42人死亡，约1.9万人流离失所；厄瓜多尔的埃斯梅拉达斯省12小时内下了当地平常一个月的降水量，导致洪水泛滥，数万人受影响；加拿大野火蔓延，过火面积超过7.7万平方千米；气旋风暴“比尔乔伊”在印度海岸登陆，导致2死23伤；俄罗斯北奥塞梯-阿兰共和国首府弗拉季高加索因暴雨宣布进入紧急状态。

为什么极端天气的出现是因为全球变暖？

我们为什么笃定极端天气和全球变暖密不可分呢，这是因为在过去数十年里，气候领域发展了较为成熟的极端天气检测与归因分析方法。其思路并不复杂，假如掷普通的骰子，得到最大值6的概率是六分之一；如果你某次掷出6，可以将其归为随机的运气，但是如果掷很多次，出现6的概率远远大于六分之一，这时候就不能将其归因为运气，很有可能是骰子本身被做过手脚。极端天气也一样，对有全球变暖和没有全球变暖分别进行模拟：如果有全球变暖的模拟中，出现某种极端天气的概率大大提高，就不能将其归因于随机性（非线性）的天气过程，而是全球的日益变暖改变了这种极端天气出现的概率。

2004年，英国气象局哈德莱（Hadley）中心Peter Stott等人在Nature上发表文章[1]，对2003年欧洲极端高温天气进行归因分析。这次极端高温天气在欧洲导致7万多人死亡。他们的分析指出，由于全球变暖，2003年这样的极端高温天气出现的可能性翻番，因此，极端高温天气的“骰子”已经被全球变暖所改变，当屡次这样的极端高温天气时，就不能看作是纯粹的随机天气过程所产生的。

过去几年，国际天气归因小组（WWA）对全球极端干旱、高温、暴雨、寒潮和风暴进行了归因分析，发现全球各种极端天气背后几乎都能找到全球变暖的影子。例如2022年8月，伦敦最高温度超过40℃；2021年6月底，加拿大力顿（Lytton）最高温度达到49.6℃。分析表明，在没有全球变暖的时候，这样的事件几乎不可能发生[2, 3]。2022年3月，南亚印度和巴基斯坦的极端高温破122年的历史纪录，模拟分析表明，气候变化让这样的事件发生概率增加了30倍[4]。如果还是用掷“骰子”来做比喻天气过程，极端高温的这一面已经被全球变暖深度改造了。

根据中国科学院大气物理研究所对2021年河南郑州“720”特大暴雨的归因分析，气候变暖和变湿使得河南暴雨的发生概率翻番，降雨强度增加了大约7.5%。不要小看这7.5%，这可能就是导致最严重灾难的那多余的降水。而到本世纪末，如果按照中等排放情形来估计，降水强度相比近期还会再增加21.9%，概率再增加4倍，郑州暴雨这样的极端暴雨也是一个被全球变暖深度改造过的“骰子”。

之所以各种极端天气频发，是因为当全球温度升高时，更多的热量进入到气候系统，尤其是大气中能容纳更多的水汽，因此当发生降雨时，因为水汽更多，容易导致暴雨和洪涝发生。而对于干旱地区，空气更加不容易达到饱和，所以干旱会变得更加严重，这就是全球变暖带来的“湿变湿，干变更干”的效应[5]。另外，水汽凝结过程中释放更多的潜热，这会使风暴变得更强，导致飑线、下击暴流、冰雹、龙卷等强对流天气更严重。根据联合国防灾减灾署《灾害造成的人类损失2000-2019》报告，过去20年，极端高温事件数量大幅度增加了232%，洪涝灾害增加134%、风暴增加97%，山火燃烧增加46%，干旱事件增加29%——我们已经全面进入灾害频发的新阶段。

随着北半球夏季的到来，极端高温肆虐将成为常态，世界气象组织呼吁各国早预警、早行动。对于各级政府和管理部门而言，除了提供天气预警和预报，还需要多关注弱势人群、户外和高温天气劳动者的权益，提供公共的避热中心，尤其是在高温橙色和红色预警期间，开放公共活动中心、政府部门、图书馆等，使得户外工作者能避开正中午最酷热的天气。对于公众而言，则需要关注各种预报和预警信息，并及时更新最新预报和预警，从而减少中暑风险。

参考文献

[1] Stott, P.A., Stone, D.A., Allen, M.R. 2004. Human contribution to the European heatwave of 2003. Nature, 432, 610-614.

[2] Philip, S.Y., Kew, S.F., van Oldenborgh, G.J., Anslow, F.S., Seneviratne, S.I., Vautard, R., Coumou, D., Ebi, K.L., Arrighi, J., Singh, R., van Aalst, M., Pereira Marghidan, C., Wehner, M., Yang, W., Li, S., Schumacher, D.L., Hauser, M., Bonnet, R., Luu, L.N., Lehner, F., Gillett, N., Tradowsky, J.S., Vecchi, G.A., Rodell, C., Stull, R.B., Howard, R., Otto, F.E.L. 2022. Rapid attribution analysis of the extraordinary heat wave on the Pacific coast of the US and Canada in June 2021. Earth Syst. Dynam., 13(4), 1689-1713.

[3] Zachariah, M., Vautard, R., Schumacher, D.L., Vahlberg, M., Heinrich, D., Raju, E., Thalheimer, L., Arrighi, J., Singh, R., Li, S., Sun, J., Vecchi, G., Yang, W., Seneviratne, S.I., Tett, S.F.B., Harrington, L.J., Wolski, P., Lott, F.C., McCarthy, M., Tradowsky, J.S., Otto, F.E.L. 2022. Without human-caused climate change temperatures of 40℃ in the UK would have been extremely unlikely.

[4] https://www.worldweatherattribution.org/climate-change-made-devastating-early-heat-in-india-and-pakistan-30-times-more-likely/

[5] Held, I.M., Soden, B.J. 2006. Robust responses of the hydrological cycle to global warming. Journal of Climate, 19(21), 5686–5699.

本文受科普中国·星空计划项目扶持

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

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