如何知道氣候變化是否會引發天氣

如何知道氣候變化是否會引發天氣

在異常激烈的熱浪,傾盆大雨或乾旱之後,Noah Diffenbaugh及其研究小組不可避免地接到電話和電子郵件,詢問人為引起的氣候變化是否起了作用。

新框架將幫助他們做出回應。

斯坦福大學地球能源與環境科學學院地球系統科學教授迪芬博說:“這個問題正在被公眾和試圖決定如何應對氣候變化風險的人們提出。”

“從農業到保險費,國際供應鏈,再到基礎設施規劃,獲得準確答案非常重要。”

在過去,科學家通常避免將個別天氣事件與氣候變化聯繫起來,理由是挑戰人類影響天氣變化的天氣。 但那種情況正在改變。

“在過去十年中,研究爆炸式增長,我們看到在重大事件發生後的幾週內就會發布結果,”斯坦福森林環境研究所的高級研究員迪芬博說。

四個步驟

在一項新的研究中,發表於 訴訟中的國家科學院院士,Diffenbaugh及其同事概述了一個四步“框架”,用於測試全球變暖是否有助於創紀錄的天氣事件。 這篇新論文是氣候科學新興領域的最新成果,稱為“極端事件歸因”,它將氣候觀測的統計分析與日益強大的計算機模型相結合,研究氣候變化對個別極端天氣事件的影響。


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“我們的做法非常保守。 這就像我們的法律制度中的無罪推定......“

為了避免不恰當地將事件歸因於氣候變化,作者首先假設全球變暖沒有發揮作用,然後使用統計分析來檢驗該假設是否有效。 “我們的做法非常保守,”迪芬博說。 “這就像我們的法律體系中的無罪推定:默認情況是天氣事件只是運氣不好,需要一個非常高的舉證責任來指責全球變暖。”

作者將他們的框架應用於世界不同地區發生的最熱,最潮濕,最乾燥的事件。 他們發現,人類溫室氣體排放造成的全球變暖增加了最熱的事件發生在地球表面區域80以上的可能性。

“我們的結果表明,世界還沒有達到每個記錄熱點事件都具有可檢測的人類指紋的程度,但我們正在接近,”迪芬博說。

對於最乾燥和最潮濕的事件,作者發現人類對大氣的影響增加了大約一半具有可靠觀測值的區域的機率。

“降水本質上比溫度更嘈雜,因此我們預計信號不太清晰,”迪芬博說。 “我們看到的最清楚的信號之一是熱帶地區極端乾旱事件發生的可能性增加。 這也是我們看到曠日持久的熱點事件發生率增加最大的地方 - 這種組合給脆弱的社區和生態系統帶來了真正的風險。“

該研究團隊近年來一直在開發極端事件框架,重點關注個別事件,例如2012-2017加州乾旱以及6月2013在印度北部發生的災難性洪水。 在這項新研究中,一個主要目標是測試框架評估世界多個地區事件的能力,並超越極端溫度和降水,這是大多數事件歸因研究的重點。

海冰和熱浪

一個備受矚目的測試案例是北極海冰,在過去的三十年裡,夏季的海冰減少了大約40%。 當團隊成員將他們的框架應用於9月2012觀測到的極低記錄的北極海冰覆蓋時,他們發現壓倒性的統計證據表明全球變暖導致了2012海冰測量的嚴重性和概率。

“北極的趨勢非常陡峭,我們的結果表明,如果沒有全球變暖,最不可能實現創紀錄的低海冰範圍,”迪芬博說。

該團隊表示,多管齊下方法的另一個優勢在於它不僅可以用於研究地表的天氣條件,還可以用於研究導致罕見事件的氣象“成分”。

“例如,我們發現近幾十年來在2010熱浪期間在俄羅斯發生的大氣壓力模式變得更有可能,並且全球變暖導致了這種可能性,”西北大學助理教授,共同作者Daniel Horton說。他是迪芬博實驗室的一名前博士後研究員,負責研究大氣壓力模式對錶面極端溫度的影響。 “如果單個成分的機率發生變化 - 就像導致熱浪的壓力模式一樣 - 這會使拇指放在極端事件的尺度上。”

Diffenbaugh認為,未來幾年對嚴格的定量事件歸因的需求將會增長。 “當你看到歷史數據時,毫無疑問全球變暖正在發生,世界許多地區的極端情況正在增加,”他說。 “人們做出很多決定 - 短期和長期 - 取決於天氣,所以他們想知道全球變暖是否會使破紀錄事件更有可能發生。 作為科學家,我們希望確保他們在做出這些決定時能夠獲得準確,客觀,透明的信息。“

美國國家科學基金會,能源部,國立衛生研究院和斯坦福大學資助了這項工作。

資源: 斯坦福大學

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