我們如何知道氣候變化與野火之間存在聯繫?

我們如何知道氣候變化與野火之間存在聯繫
一名消防隊員試圖在加利福尼亞州的萊克波特(Lakeport)拯救一座房屋後遭遇慘重襲擊。
美聯社照片/諾亞伯傑

2018在北半球的夏季和秋季再一次為我們帶來了主要野火的流行。

這些燒毀森林,房屋和其他建築物,取代了成千上萬的人和動物,並對人們的生活造成重大干擾。 簡單消防的巨大負擔已經成為一項全年的任務成本 數十億美元,更不用說了 毀滅的代價.

煙幕可以延伸數百甚至數千英里, 影響空氣質量和能見度。 至 很多人,人類引起的氣候變化已經變得非常明顯 起著重要作用 通過大大增加野火的風險。

然而,似乎氣候變化的作用在許多甚至大多數關於大量火災和熱浪的新聞報導中都很少被提及。 在某種程度上,這是因為問題 歸因 通常不是 明確。 爭論的焦點是,一直存在著野火,我們怎樣才能將任何特定的野火歸因於氣候變化呢?

作為一名氣候科學家,我可以說這是問題的錯誤框架。 全球變暖不會導致野火。 最近的原因通常是人為疏忽(煙頭,篝火未正確熄滅等),或自然,來自“幹閃電”,其中雷暴產生閃電但小雨。 相反,全球變暖加劇了條件,並增加了野火的風險。

即便如此,從一次火到下一次火災都存在巨大的複雜性和可變性,因此歸因可能變得複雜。 相反,考慮這一點的方法是從基礎科學的角度來看 - 在這種情況下,物理學。

全球變暖正在發生

要了解全球變暖與野火之間的相互作用,請考慮我們這個星球正在發生的事情。

氣氛的構成正在從人類活動中發生變化:40的增長率超過了XNUMX% 二氧化碳,主要來自1800s以來的化石燃料燃燒,超過一半的增長是自1985以來。 其他熱量捕獲氣體(甲烷,氧化亞氮等)的濃度也在增加 來自人類活動。 利率正在加速而不是下降(正如希望的那樣) 巴黎協定).

這導致了 能量失衡 對於這個星球。

通過氣候系統的能量流動(我們如何知道氣候變化與野火之間存在聯繫)

通過氣候系統的能量流示意性地用大氣頂值和地表淨能量不平衡的數字來說明。 Trenberth等人2009

大氣中的熱量捕獲氣體充當橡皮布並抑制紅外輻射 - 即來自地球的熱量 - 逃逸回太空以抵消來自太陽的持續輻射。 隨著這些氣體的積聚,更多的這種能量,主要是以熱量的形式存在於我們的大氣中。 能量提高了陸地,海洋和大氣的溫度,融化了冰,融化了永久凍土,並通過蒸發為水循環提供燃料。

而且,我們可以 估計地球的能量不平衡 非常好:它相當於每平方米1瓦特,或全球約500太瓦特。

雖然這個因素與通過系統的自然能量流量相比較小,即每平方米240瓦特,但與人類活動的所有其他直接影響相比,這個因素很大。 例如,去年美國的發電量 平均0.46 terawatts.

額外的熱量始終是相同的標誌,它遍布全球。 因此,這種能量積累很重要。

追踪地球的能量不平衡

熱量大部分最終積聚在海洋中 - 超過90的百分比。 這增加的熱意味著 海洋擴張,海平面上升.

熱量也會在融化的冰中積聚,導致融化 北極海冰 和格陵蘭島和南極洲的冰川損失。 這增加了海水,所以 海平面上升 從這一點來看,以每年超過3毫米的速度或超過一英尺的速度上升。

海洋頂部2000米的全球海洋熱含量(我們如何知道氣候變化與野火之間存在聯繫)
海洋頂部2000米的全球海洋熱含量,粉紅色區域的不確定性估計。
ScienceAdvances, CC BY-NC

在陸地上,能量不平衡的影響因水而復雜化。 如果存在水,則熱量主要進入蒸發和乾燥,並且將水分送入風暴中,風暴產生更重 。 但如果下雨和下雨,效果不會累積。

但是,在乾燥的咒語或 乾旱,熱量積累。 首先,它幹掉了東西,然後它提高了溫度。 當然,“南加州永遠不會下雨” 1970s流行歌曲,至少在夏半年。

因此水充當了地球的空調。 在沒有水的情況下,通過乾燥一切和枯萎的植物以及提高溫度,多餘的熱量影響積聚在陸地上。 反過來,這會導致熱浪和野火的風險增加。 這些因素適用於美國西部地區和地區 地中海氣候。 事實上,最近的許多野火不僅發生在美國的西部,而且發生在葡萄牙,西班牙,希臘和地中海的其他地區。

當強大的高壓氣候圓頂(反氣旋)停滯時,這種情況也可能在世界其他地區發展,這可能是偶然發生的,或者某些天氣模式的可能性增加,例如由 拉尼娜或厄爾尼諾 事件(在不同的地方)。 預計這些幹斑點會逐年移動,但隨著時間的推移它們的豐度會隨著時間的推移而增加,這顯然正在發生。

能源不平衡對土地的影響有多大? 那麼,一個月內每平方米1瓦特,如果積累,相當於每平方米720瓦特超過一小時; 720瓦特相當於小型微波爐的全功率。 一平方米約為10平方英尺。 因此,一個月後,這相當於每平方英尺一台全功率的微波爐,持續六分鐘。 難怪事情​​火上澆油!

歸因科學

回到最初的野火和全球變暖的問題,這解釋了這個論點:氣候變化可以提供額外的熱量,而上面的數據表明它有多大。

實際上土壤中含有水分,植物的根係可以在土壤水分開始枯萎之前挖掘土壤水分並延遲效果,因此通常需要兩個多月才能使效果大到足以完全為野火做好準備。 。 在日常的基礎上,效果小到足以在正常的天氣變化中丟失。 但經過一個多月的干旱,風險明顯更高。 當然還有 全球平均表面溫度 也在上漲。

“我們無法將單一事件歸因於氣候變化”長期以來一直是氣候科學家的口頭禪。 它最近 但是。

正如在野火的例子中,人們已經認識到氣候科學家可能會做出這樣的事情 有用的陳述 假設天氣事件本身相對不受氣候變化的影響。 這是一個很好的假設。

此外,氣候科學家不能說極端事件是由於全球變暖造成的,因為這是一個不好的問題。 但是,我們可以說,如果沒有全球變暖,它們極有可能不會產生如此極端的影響。 實際上,所有天氣事件都受到氣候變化的影響,因為它們所處的環境就是這樣 比過去更溫暖和潮濕.

特別是通過關注 地球的能量不平衡新的研究有望促進對正在發生的事情及其原因的理解,以及它對未來的意義。談話

關於作者

Kevin Trenberth,傑出資深科學家, 國家大氣研究中心

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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