撰文：洛伊絲·帕什利（Lois Parshley）

　　引言：當阿根廷政府限制小麥出口并警告人們待在家里時，一群來自世界各地的科學(xué)家登陸了Zoom在線會議軟件——他們是“世界天氣歸因”（WWA）小組的成員。這是一個氣候研究合作組織，由弗里德里克·奧托和格特·揚·范奧爾登博格于2014年創(chuàng)建，這個組織想要回答一個困擾人們很久的基本問題：氣候變化是否加劇了極端天氣事件？如果是，程度究竟如何？WWA的終極目標是：當災(zāi)害發(fā)生時，第一時間為公眾、媒體、政策制定者、應(yīng)急管理人員和城市規(guī)劃者提供準確的分析，幫助他們了解如何準備和應(yīng)對下一次災(zāi)害。

　　例如，2021年，一場熱浪席卷了美國的太平洋西北地區(qū)，在隨后不到一周的時間內(nèi)，該小組就基于已有的科學(xué)研究，發(fā)布了一份全面、細致的評估報告。報告得出的基本結(jié)論是，如果沒有人為導(dǎo)致的氣候變化，這些打破紀錄的災(zāi)害幾乎不可能出現(xiàn)，氣溫更不會“如此極端，甚至遠遠超出了歷史觀測中的溫度范圍”。另一個例子是2022年的春天，印度和巴基斯坦大片地區(qū)遭遇熱浪，高溫威脅著當?shù)鼐用竦纳撔〗M估計正是氣候變化使得這里的熱浪更加炎熱，且更容易發(fā)生。而在去年夏天，巴基斯坦的大片地區(qū)遭受洪災(zāi)時，該小組也指出，氣候變化可能使該地增加了多達50%的降水量。

　　今天的科學(xué)家在分析極端天氣時，響應(yīng)速度和準確性已經(jīng)取得了巨大的進步。十年前，許多科學(xué)家還不愿意談?wù)摎夂蜃兓绾斡绊懱囟ǖ臉O端天氣事件。但現(xiàn)在，這個領(lǐng)域“已經(jīng)完全改變了”，奧托告訴我——奧托現(xiàn)在是牛津大學(xué)全球氣候科學(xué)教授，她辦公室的墻上貼滿了世界地圖。當描述歸因科學(xué)的歷史時，她非常直率：“一開始人們會說‘做不到’‘模型不夠好’之類的。但現(xiàn)在，我們知道該怎么做了?！?/p>

　　在2014年，歸因研究還很難進行，也無法及時跟進，部分原因是研究結(jié)果常常需要經(jīng)過一年以上的同行評審。為了解決這個問題，WWA設(shè)計了一套快速展開研究的流程，并直接向公眾發(fā)布結(jié)果。

　　十年前，聯(lián)合國政府間氣候變化委員會（IPCC）表示，歸因科學(xué)還不能“達成預(yù)期目的”。相比之下，2021年發(fā)布的IPCC報告則稱歸因科學(xué)已經(jīng)足夠“可靠”。如今，歸因科學(xué)已能夠明確量化氣候變化的影響有多大。這改變了社會的方方面面，從保險索賠、法庭庭審，再到相關(guān)的國際談判。奧托還希望WWA的報告可以向政府說明究竟為什么要減少碳排放。于是，去年12月，當高溫天氣炙烤著阿根廷、玻利維亞和巴拉圭時，奧托和WWA的其他成員也在開展行動。

　　1.信心在增強

　　2004年在《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文是氣候歸因領(lǐng)域最早被廣泛引用的研究。這篇論文發(fā)表于歐洲遭受數(shù)百年來最炎熱夏季的一年半之后，當時農(nóng)作物歉收，阿爾卑斯山的冰川縮小了10％，逾3萬人死亡。該研究的主要作者彼得·A.斯托特是英國氣象局哈德利氣候科學(xué)與服務(wù)中心的氣候?qū)W家，他得出結(jié)論：人類活動的影響使出現(xiàn)破紀錄熱浪的概率至少翻了一倍。如今，美國海洋和大氣管理局（NOAA）的氣候?qū)W家斯蒂芬妮·赫林也表示，當時這個問題“非常難纏”，只有那些真心熱愛統(tǒng)計概率、大氣物理學(xué)和空氣動力學(xué)的研究者會關(guān)注。從2012年起，赫林開始為美國氣象學(xué)會發(fā)布有關(guān)極端天氣事件的年度報告，“我們誰也沒有預(yù)料到，這個研究領(lǐng)域最終竟會獲得如此多的公眾關(guān)注”。

　　2012年10月，颶風(fēng)“桑迪”襲擊了美國紐約市和新澤西州，隨之而來的是公眾對颶風(fēng)的關(guān)注。人們都想知道這場風(fēng)暴為什么能在如此靠北的位置產(chǎn)生如此強大的破壞力。（颶風(fēng)通常在中低緯度沿岸地區(qū)登陸，并造成破壞，很少能向北運動到中高緯度地區(qū)。）數(shù)月后發(fā)布的分析報告顯示，當年早些時候大量北極海冰融化，形成的大片開放水域吸收了更多太陽輻射，這可能加劇了“桑迪”的猛烈程度——然而這種聯(lián)系僅僅被描述為“一種較合理的可能機制”。美國大氣研究中心（NCAR）的著名學(xué)者凱文·特倫伯思就曾表示，科學(xué)家往往過于保守，表述時常常低估氣候變化的影響。大多數(shù)研究人員也仍然不愿討論氣候變化對一場風(fēng)暴的具體影響。

　　分析方法的進步使科學(xué)家更容易分離出氣候變化的影響。在21世紀頭幾年，很少有機構(gòu)擁有可以運行包含大量數(shù)據(jù)的氣候模式的高性能計算機系統(tǒng)。如今，研究人員在家中通過云服務(wù)就可以用筆記本電腦完成這項工作，甚至還可以將多個模式組合起來多次運行，從而提高結(jié)果的可信度。氣候模式本身的準確性也普遍提高了，比如分辨率越來越高，這使其能更精準地提供特定位置的信息。

　　隨著歸因領(lǐng)域的發(fā)展，出現(xiàn)了兩種研究方法。其中一種被稱為概率性事件歸因，用于估計人類活動在多大程度上增加了某種極端天氣事件（例如熱浪）的發(fā)生概率?？茖W(xué)家會用數(shù)值模式模擬極端天氣事件，給它預(yù)設(shè)一個沒有發(fā)生氣候變化的情景，再對比氣候變化場景下的模擬結(jié)果，從而確定排放增加等因素是否會提高特定極端事件的發(fā)生概率。例如，WWA的第一項研究就比較了法國5個城市在2015年熱浪期間與20世紀上半葉夏季的溫度，證明氣候變化確實使熱浪發(fā)生的概率增加了4倍。

　　作為對比，另一種方法重在探尋因果關(guān)系或“故事線”。這種方法會針對特定災(zāi)害提出問題，比如氣候變化是否使得某一場暴雨的降水量劇增？研究者會通過熱力學(xué)的變化給出答案，比如溫暖的空氣含有更多的水蒸氣，從而導(dǎo)致降水量增加。

　　特倫伯思是“故事線”方法的早期支持者之一。他指出，起初這兩種方法之間的科學(xué)辯論非常激烈。2014年，在美國科羅拉多州博爾德市的大洪水后，NOAA的馬丁·赫林發(fā)表了一項研究表示，氣候變化并沒有增加該地區(qū)強降雨的概率。特倫伯思和同事對這一結(jié)果提出了質(zhì)疑。特倫伯思認為，該研究沒有考慮到墨西哥溫暖的海面溫度，大量水分會蒸發(fā)進入大氣中，從而增加總降水量。赫林則回應(yīng)說，特倫伯思的解釋看似清晰，但過于簡化了問題。一篇《自然》雜志的新聞報道詳細呈現(xiàn)了這場爭論。

　　隨著時間的推移，兩派人士逐漸意識到這兩種方法其實可以互補?！霸诶硐肭闆r下，你兩種方法都應(yīng)該做，”奧托說，“它們是從不同的角度看待問題?！泵绹囆g(shù)與科學(xué)院成員伊麗莎白·勞埃德也表示，兩種方法都能提供關(guān)于氣候風(fēng)險的重要信息。結(jié)合這兩種方法，就能告訴政策制定者，道路和橋梁是否需要應(yīng)對更強的降水，也可以告知應(yīng)急管理人員，由于暴風(fēng)雨，他們將來需要以什么樣的頻次限制這些道路和橋梁的通行。

　　2017年，颶風(fēng)“哈維”在美國休斯敦地區(qū)停留數(shù)天之時，歸因領(lǐng)域又向前推進了一步。當時，颶風(fēng)給這一地區(qū)帶來了高達150厘米的降水量，遠遠超過了過去的記錄。特倫伯思發(fā)現(xiàn)，當時墨西哥灣溫度極高的海水比正常情況下產(chǎn)生了更大的蒸發(fā)量，直接導(dǎo)致了過多的降水。另一方面，奧托和同事也進行了獨立的分析，結(jié)果表明氣候變化致使降水量增加了15%。特倫伯思認為，處于颶風(fēng)易發(fā)地區(qū)的政府，需要為更大規(guī)模的洪水制定應(yīng)急預(yù)案，包括升級疏散路線、調(diào)整建筑規(guī)范和改造電網(wǎng)等。

　　2.阿根廷的挑戰(zhàn)

　　WWA剛開始運作時，每年只能分析幾起事件?，F(xiàn)在，他們幾乎每周都會以線上會議的形式討論災(zāi)害事件。由于資源有限，他們必須優(yōu)先確定哪些事件最值得調(diào)查。小組里許多科學(xué)家都是自愿加入的，他們主動在教學(xué)和科研等本職工作之外擠出時間參與WWA的活動。

　　為了確定哪些災(zāi)害事件值得投入精力，WWA為不同類型的極端天氣事件制定了評價標準，以評估每一個事件可能產(chǎn)生的人道主義后果。比如對于熱浪，就要考慮與之相關(guān)的死亡情況，考慮受影響地區(qū)是否為人口密集區(qū)，以及當?shù)厥欠襁^于脆弱。WWA傾向于研究那些會對更多人造成傷害的事件，但也在努力覆蓋更多樣的地區(qū)。“我們不想僅僅因為恰好在全球北方國家工作，就只研究這里發(fā)生的事?！焙商m皇家氣象研究所的氣候?qū)W家薩拉·特林-丘說道。奧托也認為，不斷突破科學(xué)的邊界也是WWA考量的一個重要因素。事實上，WWA決定不研究2022年圣誕節(jié)和新年假期期間影響了美國數(shù)百萬人的北極極端寒流，也正是因為他們之前已研究過類似的北美寒潮，因此認為這場事件不會再帶來新的發(fā)現(xiàn)。

　　南美洲的熱浪則引起了團隊的注意，因為它符合WWA對值得關(guān)注的熱浪的幾個評判標準：夏季一開始就出現(xiàn)了破紀錄的高溫，并且受影響的地區(qū)很脆弱。在2022年11月底，科學(xué)家為了討論這些熱浪召開了第一次視頻會議。

　　“阿根廷熱浪正在迅速向北擴大?！奔t十字會與紅新月氣候中心的馬扎·法爾貝格說道?！斑@與拉尼娜有關(guān)嗎？”奧托問道。拉尼娜指的是赤道太平洋上的一種海氣環(huán)流異常狀態(tài)，這可能會增加阿根廷地區(qū)發(fā)生熱浪的概率。經(jīng)過一番快節(jié)奏的對話，團隊決定聯(lián)系南美洲的科學(xué)家獲取更進一步的信息，并迅速安排了12月初的另一次會議。12分鐘后，通話結(jié)束，大家很快就下線了。

　　WWA盡可能地與當?shù)貙＜液献鳎谕麄兏嬷男?shù)據(jù)集能反映該地區(qū)最全面的信息，或者如何最有效地收集該地區(qū)的氣象信息。在12月初的會議上，阿根廷雪、冰川和環(huán)境科學(xué)研究所的氣候?qū)W家胡安·安東尼奧·里韋拉在門多薩的辦公室加入了線上會議。他告訴大家，最近的干旱影響了阿根廷北部、巴西南部、烏拉圭和巴拉圭，但這些地區(qū)大多缺乏密集的氣象觀測網(wǎng)絡(luò)。因此首要任務(wù)之一，就是查看究竟有哪些數(shù)據(jù)可用于分析干旱情況隨時間的變化。他可以幫助WWA團隊挖掘那些對于歐洲學(xué)者來說難以找到，或是由于語言障礙無法獲得的信息。

　　在這次視頻會議上，你可以看到穿著毛衣的荷蘭科學(xué)家和炎熱天氣下汗流浹背的智利科學(xué)家激烈討論如何量化熱浪對干旱的影響。“每次出現(xiàn)熱浪，干旱都會變得更加嚴重?！弊≡诓家酥Z斯艾利斯的法國-阿根廷氣候與影響研究所研究員安娜·瑟倫松說。她表示，河流的水位過低，破壞了重要的農(nóng)業(yè)出口路線，還導(dǎo)致水電站難以發(fā)電。甚至有一個運輸組織聯(lián)系過她，詢問如何設(shè)計適合低水位河流的船只。

　　WWA團隊必須高效評估每一個極端天氣事件。奧托后來告訴我，對于每一項歸因研究，他們都需要找到量化的方式。對于熱浪，該團隊常常通過一段時間內(nèi)超過某個閾值的溫度紀錄來定義。干旱則更為復(fù)雜，因為它可以用許多方式來定義，如缺乏降雨、土壤濕度降低或地表水位下降等。而每一種定義方式又可能對應(yīng)多個變量。奧托說：“如果溫度非常高，蒸發(fā)就會很快，這會導(dǎo)致河流流量降低，從而對經(jīng)濟產(chǎn)生巨大影響——僅僅從降雨量上看，是無法捕捉到這些影響的?！?/p>

　　奧托詢問團隊是否能僅基于溫度和降水迅速做出合理分析。小組成員們討論了各種選項：研究熱浪相對簡單，因為已經(jīng)有很多研究表明熱浪與氣候變化有關(guān)。但一些WWA成員主張對干旱進行更大范圍、但更慢的分析。最后，有一位成員問道：“有沒有兩者兼顧的選項呢？”

　　里韋拉詳細描述了他的祖國正在經(jīng)歷多么驚人的高溫，這給小組成員留下了深刻印象。他說：“這個11月是阿根廷有記錄以來最熱的11月?！眻F隊成員熱情高漲，決定盡快完成針對熱浪的研究，并留出充足的時間，推進更為復(fù)雜的針對干旱的研究?！斑@是我們以前從未做過的事——一項研究，但分成兩部分發(fā)表。”奧托說。他們還分配了具體任務(wù)，之后，大家迅速結(jié)束了線上視頻會議，回到了他們的現(xiàn)實生活中。

　　在接下來的幾周內(nèi)，科學(xué)家使用了五種不同的數(shù)值模式來比較當今與工業(yè)革命前的氣候條件。他們重點關(guān)注了12月初最熱的一個星期，發(fā)現(xiàn)氣候變化使這次熱浪的發(fā)生概率增加了60倍。阿根廷的溫度升高了約1.4℃。已經(jīng)有研究表明，這種變化可能會增加5.7％的熱相關(guān)死亡風(fēng)險。WWA在2022年12月末公布了這些結(jié)果，隨后，又一場熱浪再次席卷了阿根廷?！爸档米⒁獾氖?，這些創(chuàng)紀錄的高溫事件，甚至發(fā)生在南半球夏季正式開始之前。這太不正常了。”該組織表示。

　　當團隊轉(zhuǎn)而研究干旱時，布宜諾斯艾利斯發(fā)生了大規(guī)模停電。阿根廷北部和智利的相鄰地區(qū)也發(fā)生了森林大火。“任何天氣事件變成災(zāi)難的原因，無外乎社會本身的脆弱程度和暴露程度?！眾W托說。單純的高溫紀錄并不能反映人們所受影響的全部情況，如果不將科學(xué)研究和災(zāi)害應(yīng)對放在一起來看的話，“你將無法理解氣候變化究竟意味著什么”。例如在拉丁美洲，很多地區(qū)都有嚴重的社會不平等現(xiàn)象，會使得邊緣社區(qū)更容易受到極端天氣的傷害。這讓里韋拉回憶起，某一次看到絕望的農(nóng)民跪在干旱土地上祈雨的場面。

　　盡管阿根廷的氣候困境很難引起赤道以北國家的關(guān)注，但其影響卻波及全球。阿根廷是重要的小麥出口國，據(jù)某貿(mào)易組織估計，由于干旱，2023年將有一半的農(nóng)作物歉收，總損失高達100億美元。分析師警告稱，該國的農(nóng)作物歉收將進一步推高全球糧食價格。

　　WWA在氣候研究領(lǐng)域脫穎而出，主要因為它愿意直面極端天氣事件引發(fā)的各種社會問題。奧托指出，2022年WWA在非洲撒哈拉地區(qū)進行的一項研究，甚至基本與天氣無關(guān)。該地區(qū)的經(jīng)濟依賴雨水灌溉農(nóng)作物和畜養(yǎng)牲畜。但由于2021年雨季延遲，當?shù)氐募Z食安全出現(xiàn)了一連串問題。“即使是降雨量的微小變化，”WWA認為，“也會影響本就捉襟見肘的食品供應(yīng)。”由于數(shù)據(jù)本身存在較大的不確定性，該團隊尚無法確定降雨的變化是否受到了氣候變化的影響，但WWA警告稱，該地區(qū)“十分脆弱，很容易受到氣候變化對全球糧食安全的影響”。

　　3.與時間賽跑

　　盡管歸因科學(xué)有所進步，但一些專家認為，氣候?qū)W家仍低估了他們結(jié)論的影響力——而這種影響力，正是歸因科學(xué)得以走出學(xué)術(shù)圈，進入法庭審理等公共程序的一個重要因素。另外一個相關(guān)的問題是，法庭上引用的證據(jù)常常落后于最新的科學(xué)進展。在《自然·氣候變化》2021年的一項研究中，奧托和合作者調(diào)查了全球73起氣候訴訟案件，她們發(fā)現(xiàn)這些案件引用的氣候證據(jù)已經(jīng)過時了10年之久?！拔抑佬碌目茖W(xué)進展需要一些時間才能滲透到法庭中去，”奧托補充說，“但這應(yīng)該更快些?！?/p>

　　WWA的工作至少影響了一項法庭裁決。該小組對澳大利亞2019—2020年野火的研究提出，氣候變化使季節(jié)性火災(zāi)的整體風(fēng)險增加了8倍。2021年，當澳大利亞法院發(fā)現(xiàn)新南威爾士州環(huán)境保護署未能有效地保護環(huán)境時，他們引用了這一研究結(jié)果，并要求該州減少溫室氣體排放。

　　極端天氣正變得越來越頻發(fā)，但跟上并適應(yīng)這種變化卻沒那么簡單。在剛剛過去的冬天，一系列強烈的大氣河風(fēng)暴給美國加利福尼亞州帶來了暴雨和大雪，導(dǎo)致20多人死亡。但WWA卻決定不研究這些事件，部分原因是歸因研究的需求已遠超他們現(xiàn)有的能力?！斑@個組織不大，資金支持也有限，”美國勞倫斯伯克利國家實驗室的氣候科學(xué)家邁克爾·魏納說。

　　像WWA一樣，魏納和合作者、美國石溪大學(xué)的凱文·里德試圖幾乎實時地給出歸因分析。他們在2022年9月分析了颶風(fēng)“伊恩”，當時颶風(fēng)仍在佛羅里達州肆虐。他們很快完成了分析，部分原因是他們剛剛發(fā)表了一篇關(guān)于2020年颶風(fēng)季的論文，發(fā)現(xiàn)氣候變化導(dǎo)致該年颶風(fēng)季的潮濕度比往年增加了5%。他們只需將“伊恩”的相關(guān)數(shù)據(jù)放到之前的數(shù)值模式中。最終研究團隊決定跳過冗長的同行評審過程，在第一時間發(fā)布報告，其中宣稱氣候變化可能使“伊恩”的降雨量增加了10%。

　　魏納不得不經(jīng)常拒絕一些請求，這使他于2022年在《科學(xué)公共圖書館·氣候》雜志上發(fā)表了一篇論文，聲稱許多歸因研究現(xiàn)在已可以被視為常規(guī)研究，并應(yīng)該勇敢地走出學(xué)術(shù)界。歸因科學(xué)已經(jīng)成熟，“它應(yīng)該像天氣預(yù)報一樣被業(yè)務(wù)化，”魏納說。奧托也歡迎這種變化。“我真的希望這個項目能由NOAA接管，”她說，“或者由歐盟的地球觀測項目哥白尼計劃接管。這不僅可以讓科學(xué)界做得更多，還能更直接地影響國家決策?！?/p>

　　在美國，NOAA最近開啟了一項由戴維·伊斯特林領(lǐng)導(dǎo)的試點項目，旨在開發(fā)歸因科學(xué)的應(yīng)用潛力。NOAA的優(yōu)勢很明顯：它可以從全國各地的氣象站獲得實時數(shù)據(jù)，并且可以使用普林斯頓大學(xué)地球物理流體力學(xué)實驗室的氣候模式。由于NOAA享有良好的社會聲譽，伊斯特林希望“由NOAA向公眾宣布：‘正是氣候變化使這個事件惡化了15%’。這將有可能改變許多氣候變化懷疑論者的看法”。

　　專注于氣候適應(yīng)的社會科學(xué)家和顧問蘇珊·莫澤表示，隨著歸因科學(xué)的不斷發(fā)展，它在幫助社會應(yīng)對日益增加的各種風(fēng)險方面都發(fā)揮著重要作用，包括為建筑規(guī)范提供信息、為碳減排發(fā)出警告等等。專業(yè)工程協(xié)會已經(jīng)朝著氣候適應(yīng)性設(shè)計的方向發(fā)展，例如建造更寬廣的海堤，以適應(yīng)海平面的不斷上升。她指出，加利福尼亞州等正在研究如何將氣候信息納入其基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃中，這項改革將在該州近期洪水后的重建工作中發(fā)揮重要作用。

　　對于部分國家而言，他們在應(yīng)對氣候變化時比另一些國家更容易調(diào)集資金。為此，聯(lián)合國氣候變化大會（COP27）在2022年建立了“損失和損害”基金，希望能盡量幫助那些溫室氣體排放量相對較小的低收入國家。然而，目前仍然缺乏對于“氣候造成的損害”的明確界定。

　　奧托表示，如果歸因科學(xué)在幾十年前就開始發(fā)展，那時氣候變化問題才剛剛為大眾所知，那么用歸因科學(xué)（來解釋當下的各種極端天氣事件）就可能不會像現(xiàn)在這樣令人望而生畏。如今，她的工作已經(jīng)變得像是在與時間賽跑，畢竟“人們正在遭受痛苦，而對后果卻束手無策”。

　　（翻譯：杜怡心，系陜西省氣象科學(xué)研究所的工程師，主要從事大氣環(huán)境研究和氣象科普方面的工作）

　　《光明日報》（2023年08月17日 14版）