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2010年是记录在案的最热的年份之一，同时也是灾难最多的年份，由此引出了一个问题：全球变暖将导致更多的极端天气吗？2011年6月，皮尤全球气候变化研究中心的Huber DG 和 Gulledge J 博士就极端天气和气候变化之间的联系以及该如何管理风险做了详细阐述。我们对文章主要内容进行了整理，以供参考。 1 引言 通常情况下，气候变化是对温度或降水平均变化方面的描述，但频率的变化和极端事件的严重性也将引起社会和经济消费的变化。2010年大量损失惨重的灾害性天气可以说明这一事实，自1880年以来，2010年与2005年并列为全球最热的一年。同时，这两年的记录中都有异常的破坏性天气事件，如2005年的卡特里娜飓风和2010年发生在俄罗斯的致命热浪。2010年其他极端事件还有：巴基斯坦爆发了最大的洪水，加拿大出现了最温暖的年份，同时2010年也是澳大利亚西南部最干旱的一年。 [3]极端天气事件在2011年的最初几个月得到了延续，比如澳大利亚史无前例的洪水，得克萨斯州的毁灭性干旱和森林火灾，新墨西哥州、亚利桑那州和北达科他州前所未有的洪水。 德国慕尼黑再保险公司从1980年开始编制全球性的灾难数据。在其数据集中，2010年是有记录以来自然灾害数量排名第二（位于2007年后）和经济损失排名第五的年份。虽然地质灾害中有更多的遇害者（海地地震遇难者超过了2010年所有自然灾害遇难者的90％），但65％的经济损失是与天气和气候有关的（即狂风、洪水、大雪、热浪、干旱和森林火灾）。874件自然灾害事件造成了68000人死亡和99亿美元的损失事实上，2010年是记录在案的最热的年份之一，同时也是灾难最多的年份，由此引出了一个问题：全球变暖将导致更多的极端天气吗？至少在热浪和强降水方面答案是肯定的。但是，很多公众讨论集中在追究个别天气事件的原因上，这种错误的定位掩盖了全球变暖与极端天气之间的关系。我们提出科学的问题至关重要：比如气候变化是否“造成了”某一个特定的事件？这是一个根本无法回答的问题。这一谬论导致我们在描述个别天气事件和气候变化之间的关系时会经常失败，使我们忽视了更多由于全球变暖而真正发生的极端天气的风险。 气候变化是指气候状况变化的平均水平——也就是说，大于数十年、数百或数千事件的平均水平。例如，在过去的30年，极端天气有着其长期的发展趋势，这种趋势与全球气温上升之间存在着一定的统计关系。而可能被忽略或添加到记录的任何单一的天气事件都不能改变这种趋势。因此，争论单一事件与长期升高的全球地表平均温度之间的关系完全是无稽之谈。 然而，个别天气事件为我们提供了重要的经验教训，在气候变化面前，社会和经济显示出其脆弱性。将个别天气事件与气候变化相联系，便会形成对不断上升的气候风险的被动态度，因为科学家们并没有将其联系，所以我们可以忽略作为作为偶然事件的个别事件。关于未来天气状况的不确定性，单一事件对全球变暖的贡献是无力的，我们需要及时采取有效的行动以管理正在增加的与极端天气相关的风险。事实上，这种不确定性就是风险管理机构——保险公司存在的原因，例如风险管理是一个验证全球气候变化与极端天气之间联系的校正框架。 有效的风险管理框架能够容纳不确定性，利用学习机会更新对风险的认识，并探测目前罕见的极端事件，并将其作为我们应该如何应对正在上升风险的有用信息。风险管理避开徒劳地试图预测个别事件，着眼于建立长期的风险确定性；越来越多的理解风险的类型，应用管理尽量减少未来的花费。理解风险的含义以及风险与气候系统的关系，对于运用不断增加的风险评估脆弱性和规划未来的特征是至关重要的。 2 最近的极端天气 2010年与2005年并列为有记录以来全球最热的一年，这一结果毫不奇怪，19个国家刷新了他们国家的高温记录，这是在单一年份中高温记录得到刷新的国家数量最多的一年，比2007年多2个国家。2010年5月26日，巴基斯坦Mohenjo-daro地区温度达到了128.3℉，这是“亚洲大陆有史以来测定的最高温度记录”。引人注目的是，所有国家在2010年没有新的低温纪录。同时，在全球范围内几个有历史意义的热浪事件发生了。在俄罗斯西部空前的夏季炎热引起了火灾和俄罗斯1/3的小麦减产；烟雾、烟尘与极端高温共造成了5.6万人丧生。在中国，极端的高温和100年来最严重的旱灾造成云南省农作物歉收，而蝗虫灾害又使农作物受到了进一步的破坏。在美国，最北端的马里兰州2010年夏天以106℉的高温打破了东海岸的高温纪录。能源和电力需求以及受极端炎热气候影响的区域大小也打破了以前的记录。即使加州的平均气温低于正常水平，但9月27日全天洛杉矶却以113℉的高温打破了记录。 全球降水远远高于正常水平，自1900年以来，2010年是最湿润的一年。许多地区的大雨和洪水创造了新的纪录。在巴基斯坦的广大地区向西转变的季风导致了12英寸的降雨，印度河流域洪水泛滥，数以百万计的人流离失所。里约热内卢24小时内近12英寸的降雨量刷新了30年来最大的降雨量记录，引发了近300次泥石流，至少造成900人死亡。 2010年的极端天气与我们所描述的近几十年的历史极端破坏性天气相符合，1995年芝加哥的热浪使数以百计的人口失去生命，而2003年发生在欧洲的热浪至少造成了35000人死亡，而最近发生在俄罗斯和美国的热浪引起了人们对前两次热浪的回忆。自1990年以来，在美国造成100万美元以上损失的风暴的数量大幅增加。2010年美国中西部洪水的损害非常严重，这不是在1993年和2008年尺度上的事件，因为2010年美国中西部各洪水事件造成的损失均超过了数十亿美元，这样的严重性事件预计应该500年才发生一次的。2011年，密西西比河已经有另一个历史性洪水和一个破纪录的龙卷风爆发了（见文本框1）。其他前所未有的灾害包括2008年发生在加州破环面积超过了100万英亩的野火，以及持续十年之久的西南大旱，尽管其冬天一反常态的湿润。印度有史以来最高的日降雨量记录表明，孟买于2005年的7月出现了39英寸的降水，造成了城市洪水泛滥。倾盆大雨持续了一周，造成了数百人死亡，多达100万人口流离失所。
3 气候趋势 综合来看，近几十年来对极端事件的统计数据提供了一个简单的极端天气事件的发展趋势，极端天气事件的发生将更加频繁和剧烈。干旱和洪水的频率不断增加是气候变暖的预期后果，现在我们已经观察到了这两种趋势。一些地区将会有更多的干旱，整体降雨量也将减少，而其他地区的洪水将更频繁的发生。还有一些地区总雨量可能没有发生变化，但降雨次数可能会减少，并多为更强烈的阵雨，造成定期洪水暴发与长期干旱时期交错出现的现象。因此，在不同的地方观察到的炎热、洪水泛滥、干旱的趋势和与全球变暖的趋势相一致。 过去50年全球总雨量增加了7％，主要是由于大雨的频率增加造成的。在美国占1%比例的降水量最多的降雨事件数增加了近20%，而轻、中度降雨事件的频率已经稳定或下降了（图1）。与此同时，热浪变得更加潮湿，从而增加了对生物的热胁迫，并且极高的夜间温度也逐渐被纳入其日益增多的特征之一，这是造成与热相关死亡的主要原因。美国西部的干旱发生的更加频繁，更加持久，较之西部，中西部地区虽然干旱的频率较小，但洪水却更加频繁。
图 1 美国大降水量天数的增加（1958-2007） 注：地图显示，1958—2007年每个地区有着非常强降水（定义为所有降水事件中占1%比例的降水量最多的降水）的平均天数所占的百分率增加。以国家为整体，尤其是分布在东北部和中西部的国家，有着非常强降水的天数有明显的增加趋势。 在全球尺度上，白天和夜间的高温记录已经增加了。今天，美国创纪录的高温值是其打破的较低温度的两倍。相比之下，创纪录的高温记录和低温记录在20世纪50年代大约是同样有可能发生的（图2）。这种趋势表明，热浪的风险是随着时间的推移增加的，与全球气候模型的结果一致，热浪风险随着大气温室气体浓度的上升而上升。的确，在21世纪初所观察到的热浪强度已经超过了气候模型所预测的最坏情况。此外，观察到的温度分布范围比气候模型所产生的温度范围更宽，这表明当前模型可能低估了气候变暖过程中极端高温上升的风险。
图 2 美国连续十年温度高点与低点的比率连创新高 4 气候变化和极端气候风险上升 平均算来，不断变化的气候极端事件可追溯至不断升高的全球气温，大气中的水蒸气的增加，以及大气环流的变化。气温上升直接影响了热浪，造成大气中有效水分的增加，最终导致极端降水事件的发生。沙漠已经从赤道扩展到了亚热带地区，引起了越来越多的土地出现退化，空气干燥，受干旱主导的土地面积扩大。这个亚热带环流模式的扩张也增加了从热带到北极的热传输，伴随着降雨推动中纬度地区风暴的发生，并且从热带到纬度较高的地区转移。如上所述，没有什么特别的短期事件，可以得出归因于气候变化的结论。历史记录提供了大量过去发生的极端事件的例子，而这样的事件不需要气候变化的条件，它必然会发生。一项统计记录表明：随着时间的增长，这些事件的发生频繁和/或强度时间增加，这一趋势与我们基于全球变暖对这些事件发展趋势的预期结果是一致的，并且我们对气候物理学的理解的表明，这一趋势将随着全球持续变暖延续到未来。因此，一个基于概率的风险管理框架是一种考虑气候变化和极端天气之间的联系的正确方法。正如超速增加了一个致命车祸发生的风险，但不能担保它就是事故发生的决定性原因一样，一个特别的热浪并不是由全球变暖直接引起的，但由于全球气候变暖其发生的风险和强度会增高。 极端事件往往可以用它们预期的复发频率描述。一个“25年的事件”有一个平均25年发生一次的统计期望。它在任何一个25年的跨度内可能发生不止一次，也可能在一个完整的世纪一次也没有发生，但许多世纪以来，它被预计平均每25年发生一次。一个需要较长复发时间的事件，其发生往往更为严重，因此，100年一遇洪水与25年一遇洪水相比是一个更可怕的事件。500年一遇洪水将更具破坏性，但这种事件是如此罕见以至于一般人都不会担心这样一个大规模事件的发生。然而，随着气候变化，曾经被认为500年发生一次的事件可能会变为100年或10年发生一次，所以，大多数人会在其有生之年经历这样的事件。 风险不能以不连续的方式加以考虑，综合考虑许多单一事件对未来特定事件具有预测能力。风险是未来所有可能性发生概率的加权积累。它告诉我们，应该计划建立什么样的未来气候条件，使我们在长寿命投资的生命周期下尽量减少天气有关的自然灾害的预期成本。 决策者面临不完整信息或不可预知的结果时，风险管理几乎是广泛用于任何地方的，风险管理也可能有负面影响。典型的例子包括军事、金融服务、保险业和每天普通百姓采取的无数行动。家庭财产保险、自行车头盔、汽车安全带都是风险管理的设备，每天都有数十亿人在使用它们，尽管大多数人永远不会需要它们。 5 理解气候风险 有了一个明确的趋势记录和对未来合理的设想，风险水平便能得到评估和准备。风险可以被认为是一个连续范围内的可能性，有着不同的发生概率，极端的结果是事件分布在低概率范围内。例如，气候变化加宽了极端温度概率的分布，以至于热事件的均值和低概率特征向更频繁和剧烈转移（图3）。
图 3 作为全球变暖的结果平均温度和极端温度的概率分布的转移 极端事件的风险上升与玩灌铅骰子有很多共同点，并且，较之有着1~6数字的骰子，有着从2~7数字的骰子能更频繁地加权推出高数字，因此，可能会推出13（即可能的温度最大值是比以前高的），甚至将比两个正常的骰子滚动出的12（因为骰子已经达到了最大值）有更高的概率。骰子最大值与正常骰子的概率分布相比较可以转变为图3中的气候变化风险。对于正常的骰子，人们可以期待推出蛇眼（极端冷的天气）与推出双6（极端炎热天气）大约有同样的概率。但随着气候变化，骰子被加载，以至于极端冷的天气（以前的气候定义中的）可能比他们以前出现的频率少一点，而极端炎热天气将比以前更炎热，并且极端炎热天气也将比以前更容易出现。
在这一新风险的轮廓下，热记录的可能性大大增加。2003年致命的欧洲热浪提供了一个现实世界发生的例子，这个例子是符合这个新的期望的。这种规模的事件在未发生变化的气候框架下其发生的概率是很小的，但在新的气候框架下，更热和可变性更大的事件却有着更高的发生概率。自从此事件真实的发生了，我们才知道这种强度的事件是有可能发生的，而且模型预测告诉我们，此类事件的风险由于全球变暖预计在未来几十年会大幅上升。事实上，仅方差增加了50％，甚至平均温度不发生变化，就可以导致2003年发生的热浪事件60年发生一次，而不是在旧的气候框架下500年才发生一次。其他研究表明，因为近几十年的变暖，2003年发生在欧洲的热浪事件发生的风险已经扩大两倍了。随着持续升温，到21世纪的中叶，这类事件的频率可能上升到每十年多次出现的程度。 极端热的天气事件不仅仅是一种超出预期增加速度的气候事件，即便是监测到的日常降水的变化仍然在预期范围内，但监测到的每小时的极端降水量的增加却已超出了预测。这表明，短时间内爆发的降水量与大气中湿度增加的尺度并不与较长时期降水量与大气中湿度增加的总量保持一致。在荷兰的一项研究表明，我们曾预测降雨量的增长速度将随着温度的增加而变化，但当温度超过12℃时，一小时的极端降水量却以两倍于预期增长速度的速度在增加。这是可能存在的另一种类型的极端事件迅速增加的例子，不仅极端事件发生的风险分布发生了改变，而且可变性也增加了。 6 评估风险和脆弱性 规划者和决策者可以利用个别极端天气事件，作为实验室中评估社会和经济脆弱性和制定适当行动的依据，旨在尽量减少预期灾难和损失在未来上升的风险。例如，1995年发生在芝加哥的长时间热浪致使数百人死亡，随后该城市采取了应对热浪的有效措施。在2003年欧洲热浪发生之前，这样具有致命威胁的热浪可能袭击欧洲的概念还不被人们所熟知。现在，欧洲社会意识到这种可能性，已经为减少未来的灾难和经济损害做了准备工作。卡特里娜飓风表明，美国主要城市在一周内没有足够的通讯、安全、卫生设施和医疗保健就可能导致瘫痪。有一个适应的反应是关闭密西西比河海湾的出口运河，它是卡特里娜风暴潮进入新奥尔良（New Orleans）的直接通道。最近其他的洪水和极端降雨的例子给我们上了最重要的一课，在最需要的地方应提供防洪和应急响应系统，这是需要我们投资的。此外，极端事件代表了数据点的更新趋势，能改善对未来风险的估计，因为它对更新我们估计的目前的以及未来的风险是非常重要的。 既要适应不可避免的气候变化，同时要减少未来温室气体的排放量，这就需要在较温暖的气候下，管理极端天气事件的风险。由于限制大气中二氧化碳的浓度大体上能够限制气候变化的幅度，所以减少二氧化碳排放量可以有效地减少极端气候事件的非线性变化。为此，缓解行动因为可能引起的排放量直线下跌，而有助于引起极端气候事件风险的非线性下降。相反，由于气候变化已经展开，一些影响是不可避免的，为此社会必须适应他们。适应行动必须与风险的量级相称，以使我们采取的适应行动有效。与极端天气有关的风险的非线性增加，需要适当的适应措施，这些适应措施将超越预期的气候变化的平均水平。此外，如果气候变化太大，许多适应措施都将变得不可行。因此，缓解应该与可行的适应行动水平相称。 科学不是水晶球，但它提供了评估气候变化风险的强大工具。科学家可以考察近期的发展趋势，研究某些特定类型事件的风险是否会上升，也可以使用气候模型预测未来的风险是否可能增加。聚焦于这两个指标，事实上，越来越多的研究机构正在使用气候模型作为评估未来风险增加的工具。模型无法预测具体的事件，但是，对于某些类型的极端事件，他们可以显示风险特征将来可能如何发生变化。基于社会公认的应当被防范的实际事件时，这种方法特别强大。 例如，2000年英国经历了破坏性的秋汛洪水，气候模型切实模拟了与之相关的气象条件。气候模型中，与工业化前相比，当今的气候条件下严重的秋汛洪水发生的风险已从20%增加到了90%。气候变化已大大增加了此类事件发生的风险，但模型模拟的结果并没有发现2010年会发生致命的俄罗斯热浪，然而模型模拟的结果已经发现，在21世纪持续的变暖很可能导致类似幅度的热浪频繁的发生。因此，不顾那种特殊热浪发生的原因，我们可以预期将来类似事件发生的风险，并且类似事件发生的风险将随着全球气候的持续变暖而增加。因为事件是如此致命，并且其造成经济损失是如此严重，所以我们应及时认真考虑针对类似的事件上升的风险采取适当行动，以限制和适应这种风险。 由于气候事件的不确定性和风险，集中研究个别事件是否由气候变化引起是没有任何意义的。随着时间的不断推移，持续的温室气体排放驱动的极端天气事件发生的风险会更高，这将导致我们当前有关脆弱性的实际事件和高社会风险事件的发生，有意义的是我们能从中吸取教训。气候科学可以提供基于风险的信息，决策者可以用它来理解风险是如何改变的，以使他们可以优先考虑和衡量在预防和适应方面的投资。 原文题目：Extreme Weather and Climate Change –Understanding the Link，Managing the Risk 来源：http://www./publications/extreme-weather-and-climate-change 资料提供: 中国科学院对地观测与数字地球科学中心;中国科学院国家科学图书馆兰州分馆/中国科学院资源环境科学信息中心 |
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来自： longhy2000 > 《空间规划》
