撰文：洛伊絲(si) ·帕什利（Lois Parshley）

　　引言：當阿根廷政府限製小麥出口並警告人們(men) 待在家裏時，一群來自世界各地的科學家登陸了Zoom在線會(hui) 議軟件——他們(men) 是“世界天氣歸因”（WWA）小組的成員。這是一個(ge) 氣候研究合作組織，由弗裏德裏克·奧托和格特·揚·範奧爾登博格於(yu) 2014年創建，這個(ge) 組織想要回答一個(ge) 困擾人們(men) 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：當災害發生時，第一時間為(wei) 公眾(zhong) 、媒體(ti) 、政策製定者、應急管理人員和城市規劃者提供準確的分析，幫助他們(men) 了解如何準備和應對下一次災害。

　　例如，2021年，一場熱浪席卷了美國的太平洋西北地區，在隨後不到一周的時間內(nei) ，該小組就基於(yu) 已有的科學研究，發布了一份全麵、細致的評估報告。報告得出的基本結論是，如果沒有人為(wei) 導致的氣候變化，這些打破紀錄的災害幾乎不可能出現，氣溫更不會(hui) “如此極端，甚至遠遠超出了曆史觀測中的溫度範圍”。另一個(ge) 例子是2022年的春天，印度和巴基斯坦大片地區遭遇熱浪，高溫威脅著當地居民的生命，該小組估計正是氣候變化使得這裏的熱浪更加炎熱，且更容易發生。而在去年夏天，巴基斯坦的大片地區遭受洪災時，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。

　　今天的科學家在分析極端天氣時，響應速度和準確性已經取得了巨大的進步。十年前，許多科學家還不願意談論氣候變化如何影響特定的極端天氣事件。但現在，這個(ge) 領域“已經完全改變了”，奧托告訴我——奧托現在是牛津大學全球氣候科學教授，她辦公室的牆上貼滿了世界地圖。當描述歸因科學的曆史時，她非常直率：“一開始人們(men) 會(hui) 說‘做不到’‘模型不夠好’之類的。但現在，我們(men) 知道該怎麽(me) 做了。”

　　在2014年，歸因研究還很難進行，也無法及時跟進，部分原因是研究結果常常需要經過一年以上的同行評審。為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，WWA設計了一套快速展開研究的流程，並直接向公眾(zhong) 發布結果。

　　十年前，聯合國政府間氣候變化委員會(hui) （IPCC）表示，歸因科學還不能“達成預期目的”。相比之下，2021年發布的IPCC報告則稱歸因科學已經足夠“可靠”。如今，歸因科學已能夠明確量化氣候變化的影響有多大。這改變了社會(hui) 的方方麵麵，從(cong) 保險索賠、法庭庭審，再到相關(guan) 的國際談判。奧托還希望WWA的報告可以向政府說明究竟為(wei) 什麽(me) 要減少碳排放。於(yu) 是，去年12月，當高溫天氣炙烤著阿根廷、玻利維亞(ya) 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》雜誌上發表的一篇論文是氣候歸因領域最早被廣泛引用的研究。這篇論文發表於(yu) 歐洲遭受數百年來最炎熱夏季的一年半之後，當時農(nong) 作物歉收，阿爾卑斯山的冰川縮小了10％，逾3萬(wan) 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與(yu) 服務中心的氣候學家，他得出結論：人類活動的影響使出現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）的氣候學家斯蒂芬妮·赫林也表示，當時這個(ge) 問題“非常難纏”，隻有那些真心熱愛統計概率、大氣物理學和空氣動力學的研究者會(hui) 關(guan) 注。從(cong) 2012年起，赫林開始為(wei) 美國氣象學會(hui) 發布有關(guan) 極端天氣事件的年度報告，“我們(men) 誰也沒有預料到，這個(ge) 研究領域最終竟會(hui) 獲得如此多的公眾(zhong) 關(guan) 注”。

　　2012年10月，颶風“桑迪”襲擊了美國紐約市和新澤西州，隨之而來的是公眾(zhong) 對颶風的關(guan) 注。人們(men) 都想知道這場風暴為(wei) 什麽(me) 能在如此靠北的位置產(chan) 生如此強大的破壞力。（颶風通常在中低緯度沿岸地區登陸，並造成破壞，很少能向北運動到中高緯度地區。）數月後發布的分析報告顯示，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——然而這種聯係僅(jin) 僅(jin) 被描述為(wei) “一種較合理的可能機製”。美國大氣研究中心（NCAR）的著名學者凱文·特倫(lun) 伯思就曾表示，科學家往往過於(yu) 保守，表述時常常低估氣候變化的影響。大多數研究人員也仍然不願討論氣候變化對一場風暴的具體(ti) 影響。

　　分析方法的進步使科學家更容易分離出氣候變化的影響。在21世紀頭幾年，很少有機構擁有可以運行包含大量數據的氣候模式的高性能計算機係統。如今，研究人員在家中通過雲(yun) 服務就可以用筆記本電腦完成這項工作，甚至還可以將多個(ge) 模式組合起來多次運行，從(cong) 而提高結果的可信度。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。

　　隨著歸因領域的發展，出現了兩(liang) 種研究方法。其中一種被稱為(wei) 概率性事件歸因，用於(yu) 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）的發生概率。科學家會(hui) 用數值模式模擬極端天氣事件，給它預設一個(ge) 沒有發生氣候變化的情景，再對比氣候變化場景下的模擬結果，從(cong) 而確定排放增加等因素是否會(hui) 提高特定極端事件的發生概率。例如，WWA的第一項研究就比較了法國5個(ge) 城市在2015年熱浪期間與(yu) 20世紀上半葉夏季的溫度，證明氣候變化確實使熱浪發生的概率增加了4倍。

　　作為(wei) 對比，另一種方法重在探尋因果關(guan) 係或“故事線”。這種方法會(hui) 針對特定災害提出問題，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(hui) 通過熱力學的變化給出答案，比如溫暖的空氣含有更多的水蒸氣，從(cong) 而導致降水量增加。

　　特倫(lun) 伯思是“故事線”方法的早期支持者之一。他指出，起初這兩(liang) 種方法之間的科學辯論非常激烈。2014年，在美國科羅拉多州博爾德市的大洪水後，NOAA的馬丁·赫林發表了一項研究表示，氣候變化並沒有增加該地區強降雨的概率。特倫(lun) 伯思和同事對這一結果提出了質疑。特倫(lun) 伯思認為(wei) ，該研究沒有考慮到墨西哥溫暖的海麵溫度，大量水分會(hui) 蒸發進入大氣中，從(cong) 而增加總降水量。赫林則回應說，特倫(lun) 伯思的解釋看似清晰，但過於(yu) 簡化了問題。一篇《自然》雜誌的新聞報道詳細呈現了這場爭(zheng) 論。

　　隨著時間的推移，兩(liang) 派人士逐漸意識到這兩(liang) 種方法其實可以互補。“在理想情況下，你兩(liang) 種方法都應該做，”奧托說，“它們(men) 是從(cong) 不同的角度看待問題。”美國藝術與(yu) 科學院成員伊麗(li) 莎白·勞埃德也表示，兩(liang) 種方法都能提供關(guan) 於(yu) 氣候風險的重要信息。結合這兩(liang) 種方法，就能告訴政策製定者，道路和橋梁是否需要應對更強的降水，也可以告知應急管理人員，由於(yu) 暴風雨，他們(men) 將來需要以什麽(me) 樣的頻次限製這些道路和橋梁的通行。

　　2017年，颶風“哈維”在美國休斯敦地區停留數天之時，歸因領域又向前推進了一步。當時，颶風給這一地區帶來了高達150厘米的降水量，遠遠超過了過去的記錄。特倫(lun) 伯思發現，當時墨西哥灣溫度極高的海水比正常情況下產(chan) 生了更大的蒸發量，直接導致了過多的降水。另一方麵，奧托和同事也進行了獨立的分析，結果表明氣候變化致使降水量增加了15%。特倫(lun) 伯思認為(wei) ，處於(yu) 颶風易發地區的政府，需要為(wei) 更大規模的洪水製定應急預案，包括升級疏散路線、調整建築規範和改造電網等。

　　2.阿根廷的挑戰

　　WWA剛開始運作時，每年隻能分析幾起事件。現在，他們(men) 幾乎每周都會(hui) 以線上會(hui) 議的形式討論災害事件。由於(yu) 資源有限，他們(men) 必須優(you) 先確定哪些事件最值得調查。小組裏許多科學家都是自願加入的，他們(men) 主動在教學和科研等本職工作之外擠出時間參與(yu) WWA的活動。

　　為(wei) 了確定哪些災害事件值得投入精力，WWA為(wei) 不同類型的極端天氣事件製定了評價(jia) 標準，以評估每一個(ge) 事件可能產(chan) 生的人道主義(yi) 後果。比如對於(yu) 熱浪，就要考慮與(yu) 之相關(guan) 的死亡情況，考慮受影響地區是否為(wei) 人口密集區，以及當地是否過於(yu) 脆弱。WWA傾(qing) 向於(yu) 研究那些會(hui) 對更多人造成傷(shang) 害的事件，但也在努力覆蓋更多樣的地區。“我們(men) 不想僅(jin) 僅(jin) 因為(wei) 恰好在全球北方國家工作，就隻研究這裏發生的事。”荷蘭(lan) 皇家氣象研究所的氣候學家薩拉·特林-丘說道。奧托也認為(wei) ，不斷突破科學的邊界也是WWA考量的一個(ge) 重要因素。事實上，WWA決(jue) 定不研究2022年聖誕節和新年假期期間影響了美國數百萬(wan) 人的北極極端寒流，也正是因為(wei) 他們(men) 之前已研究過類似的北美寒潮，因此認為(wei) 這場事件不會(hui) 再帶來新的發現。

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

　　“阿根廷熱浪正在迅速向北擴大。”紅十字會(hui) 與(yu) 紅新月氣候中心的馬紮·法爾貝格說道。“這與(yu) 拉尼娜有關(guan) 嗎？”奧托問道。拉尼娜指的是赤道太平洋上的一種海氣環流異常狀態，這可能會(hui) 增加阿根廷地區發生熱浪的概率。經過一番快節奏的對話，團隊決(jue) 定聯係南美洲的科學家獲取更進一步的信息，並迅速安排了12月初的另一次會(hui) 議。12分鍾後，通話結束，大家很快就下線了。

　　WWA盡可能地與(yu) 當地專(zhuan) 家合作，期望他們(men) 告知哪些數據集能反映該地區最全麵的信息，或者如何最有效地收集該地區的氣象信息。在12月初的會(hui) 議上，阿根廷雪、冰川和環境科學研究所的氣候學家胡安·安東(dong) 尼奧·裏韋拉在門多薩的辦公室加入了線上會(hui) 議。他告訴大家，最近的幹旱影響了阿根廷北部、巴西南部、烏(wu) 拉圭和巴拉圭，但這些地區大多缺乏密集的氣象觀測網絡。因此首要任務之一，就是查看究竟有哪些數據可用於(yu) 分析幹旱情況隨時間的變化。他可以幫助WWA團隊挖掘那些對於(yu) 歐洲學者來說難以找到，或是由於(yu) 語言障礙無法獲得的信息。

　　在這次視頻會(hui) 議上，你可以看到穿著毛衣的荷蘭(lan) 科學家和炎熱天氣下汗流浹背的智利科學家激烈討論如何量化熱浪對幹旱的影響。“每次出現熱浪，幹旱都會(hui) 變得更加嚴(yan) 重。”住在布宜諾斯艾利斯的法國-阿根廷氣候與(yu) 影響研究所研究員安娜·瑟倫(lun) 鬆說。她表示，河流的水位過低，破壞了重要的農(nong) 業(ye) 出口路線，還導致水電站難以發電。甚至有一個(ge) 運輸組織聯係過她，詢問如何設計適合低水位河流的船隻。

　　WWA團隊必須高效評估每一個(ge) 極端天氣事件。奧托後來告訴我，對於(yu) 每一項歸因研究，他們(men) 都需要找到量化的方式。對於(yu) 熱浪，該團隊常常通過一段時間內(nei) 超過某個(ge) 閾值的溫度紀錄來定義(yi) 。幹旱則更為(wei) 複雜，因為(wei) 它可以用許多方式來定義(yi) ，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(yi) 方式又可能對應多個(ge) 變量。奧托說：“如果溫度非常高，蒸發就會(hui) 很快，這會(hui) 導致河流流量降低，從(cong) 而對經濟產(chan) 生巨大影響——僅(jin) 僅(jin) 從(cong) 降雨量上看，是無法捕捉到這些影響的。”

　　奧托詢問團隊是否能僅(jin) 基於(yu) 溫度和降水迅速做出合理分析。小組成員們(men) 討論了各種選項：研究熱浪相對簡單，因為(wei) 已經有很多研究表明熱浪與(yu) 氣候變化有關(guan) 。但一些WWA成員主張對幹旱進行更大範圍、但更慢的分析。最後，有一位成員問道：“有沒有兩(liang) 者兼顧的選項呢？”

　　裏韋拉詳細描述了他的祖國正在經曆多麽(me) 驚人的高溫，這給小組成員留下了深刻印象。他說：“這個(ge) 11月是阿根廷有記錄以來最熱的11月。”團隊成員熱情高漲，決(jue) 定盡快完成針對熱浪的研究，並留出充足的時間，推進更為(wei) 複雜的針對幹旱的研究。“這是我們(men) 以前從(cong) 未做過的事——一項研究，但分成兩(liang) 部分發表。”奧托說。他們(men) 還分配了具體(ti) 任務，之後，大家迅速結束了線上視頻會(hui) 議，回到了他們(men) 的現實生活中。

　　在接下來的幾周內(nei) ，科學家使用了五種不同的數值模式來比較當今與(yu) 工業(ye) 革命前的氣候條件。他們(men) 重點關(guan) 注了12月初最熱的一個(ge) 星期，發現氣候變化使這次熱浪的發生概率增加了60倍。阿根廷的溫度升高了約1.4℃。已經有研究表明，這種變化可能會(hui) 增加5.7％的熱相關(guan) 死亡風險。WWA在2022年12月末公布了這些結果，隨後，又一場熱浪再次席卷了阿根廷。“值得注意的是，這些創紀錄的高溫事件，甚至發生在南半球夏季正式開始之前。這太不正常了。”該組織表示。

　　當團隊轉而研究幹旱時，布宜諾斯艾利斯發生了大規模停電。阿根廷北部和智利的相鄰地區也發生了森林大火。“任何天氣事件變成災難的原因，無外乎社會(hui) 本身的脆弱程度和暴露程度。”奧托說。單純的高溫紀錄並不能反映人們(men) 所受影響的全部情況，如果不將科學研究和災害應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麽(me) ”。例如在拉丁美洲，很多地區都有嚴(yan) 重的社會(hui) 不平等現象，會(hui) 使得邊緣社區更容易受到極端天氣的傷(shang) 害。這讓裏韋拉回憶起，某一次看到絕望的農(nong) 民跪在幹旱土地上祈雨的場麵。

　　盡管阿根廷的氣候困境很難引起赤道以北國家的關(guan) 注，但其影響卻波及全球。阿根廷是重要的小麥出口國，據某貿易組織估計，由於(yu) 幹旱，2023年將有一半的農(nong) 作物歉收，總損失高達100億(yi) 美元。分析師警告稱，該國的農(nong) 作物歉收將進一步推高全球糧食價(jia) 格。

　　WWA在氣候研究領域脫穎而出，主要因為(wei) 它願意直麵極端天氣事件引發的各種社會(hui) 問題。奧托指出，2022年WWA在非洲撒哈拉地區進行的一項研究，甚至基本與(yu) 天氣無關(guan) 。該地區的經濟依賴雨水灌溉農(nong) 作物和畜養(yang) 牲畜。但由於(yu) 2021年雨季延遲，當地的糧食安全出現了一連串問題。“即使是降雨量的微小變化，”WWA認為(wei) ，“也會(hui) 影響本就捉襟見肘的食品供應。”由於(yu) 數據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“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(yu) 時間賽跑

　　盡管歸因科學有所進步，但一些專(zhuan) 家認為(wei) ，氣候學家仍低估了他們(men) 結論的影響力——而這種影響力，正是歸因科學得以走出學術圈，進入法庭審理等公共程序的一個(ge) 重要因素。另外一個(ge) 相關(guan) 的問題是，法庭上引用的證據常常落後於(yu) 最新的科學進展。在《自然·氣候變化》2021年的一項研究中，奧托和合作者調查了全球73起氣候訴訟案件，她們(men) 發現這些案件引用的氣候證據已經過時了10年之久。“我知道新的科學進展需要一些時間才能滲透到法庭中去，”奧托補充說，“但這應該更快些。”

　　WWA的工作至少影響了一項法庭裁決(jue) 。該小組對澳大利亞(ya) 2019—2020年野火的研究提出，氣候變化使季節性火災的整體(ti) 風險增加了8倍。2021年，當澳大利亞(ya) 法院發現新南威爾士州環境保護署未能有效地保護環境時，他們(men) 引用了這一研究結果，並要求該州減少溫室氣體(ti) 排放。

　　極端天氣正變得越來越頻發，但跟上並適應這種變化卻沒那麽(me) 簡單。在剛剛過去的冬天，一係列強烈的大氣河風暴給美國加利福尼亞(ya) 州帶來了暴雨和大雪，導致20多人死亡。但WWA卻決(jue) 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(men) 現有的能力。“這個(ge) 組織不大，資金支持也有限，”美國勞倫(lun) 斯伯克利國家實驗室的氣候科學家邁克爾·魏納說。

　　像WWA一樣，魏納和合作者、美國石溪大學的凱文·裏德試圖幾乎實時地給出歸因分析。他們(men) 在2022年9月分析了颶風“伊恩”，當時颶風仍在佛羅裏達州肆虐。他們(men) 很快完成了分析，部分原因是他們(men) 剛剛發表了一篇關(guan) 於(yu) 2020年颶風季的論文，發現氣候變化導致該年颶風季的潮濕度比往年增加了5%。他們(men) 隻需將“伊恩”的相關(guan) 數據放到之前的數值模式中。最終研究團隊決(jue) 定跳過冗長的同行評審過程，在第一時間發布報告，其中宣稱氣候變化可能使“伊恩”的降雨量增加了10%。

　　魏納不得不經常拒絕一些請求，這使他於(yu) 2022年在《科學公共圖書(shu) 館·氣候》雜誌上發表了一篇論文，聲稱許多歸因研究現在已可以被視為(wei) 常規研究，並應該勇敢地走出學術界。歸因科學已經成熟，“它應該像天氣預報一樣被業(ye) 務化，”魏納說。奧托也歡迎這種變化。“我真的希望這個(ge) 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(jin) 可以讓科學界做得更多，還能更直接地影響國家決(jue) 策。”

　　在美國，NOAA最近開啟了一項由戴維·伊斯特林領導的試點項目，旨在開發歸因科學的應用潛力。NOAA的優(you) 勢很明顯：它可以從(cong) 全國各地的氣象站獲得實時數據，並且可以使用普林斯頓大學地球物理流體(ti) 力學實驗室的氣候模式。由於(yu) NOAA享有良好的社會(hui) 聲譽，伊斯特林希望“由NOAA向公眾(zhong) 宣布：‘正是氣候變化使這個(ge) 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(zhuan) 注於(yu) 氣候適應的社會(hui) 科學家和顧問蘇珊·莫澤表示，隨著歸因科學的不斷發展，它在幫助社會(hui) 應對日益增加的各種風險方麵都發揮著重要作用，包括為(wei) 建築規範提供信息、為(wei) 碳減排發出警告等等。專(zhuan) 業(ye) 工程協會(hui) 已經朝著氣候適應性設計的方向發展，例如建造更寬廣的海堤，以適應海平麵的不斷上升。她指出，加利福尼亞(ya) 州等正在研究如何將氣候信息納入其基礎設施規劃中，這項改革將在該州近期洪水後的重建工作中發揮重要作用。

　　對於(yu) 部分國家而言，他們(men) 在應對氣候變化時比另一些國家更容易調集資金。為(wei) 此，聯合國氣候變化大會(hui) （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(ti) 排放量相對較小的低收入國家。然而，目前仍然缺乏對於(yu) “氣候造成的損害”的明確界定。

　　奧托表示，如果歸因科學在幾十年前就開始發展，那時氣候變化問題才剛剛為(wei) 大眾(zhong) 所知，那麽(me) 用歸因科學（來解釋當下的各種極端天氣事件）就可能不會(hui) 像現在這樣令人望而生畏。如今，她的工作已經變得像是在與(yu) 時間賽跑，畢竟“人們(men) 正在遭受痛苦，而對後果卻束手無策”。

　　（翻譯：杜怡心，係陝西省氣象科學研究所的工程師，主要從(cong) 事大氣環境研究和氣象科普方麵的工作）

　　《光明日報》（2023年08月17日 14版）