破坏力巨大的飓风、洪水和干旱是否应该归咎于气候的变化呢？科学家们正在开始认可这一说法
随着天气变得越来越怪诞，就像近些年来已经多次发生的那样，一个不可回避的问题被记者、政治家和公众等提出来：这是不是全球变暖导致的？
在2010年灾难性的洪水肆虐巴基斯坦和创纪录的热浪席卷俄罗斯之后，这个问题被质问到；在2011年，在美国东南部出现怪异的龙卷风集群和非洲出现破坏性的干旱之后，这个问题再次被质问到；在2011年八月飓风“艾林”在美国东海岸上空呼啸的时候，这个问题仍然再次被质问到。
在大多数情况下，气候研究人员总是回避回答这些问题。他们的借口一直就是，科学研究还无法把任何特定的干旱和飓风归咎于气候的变化，他们所能做的就是通过改变公海上空的蒸发率、水汽和云层的形成以及大气环流等因素，来预测随着全球变暖极端天气事件发生频率的变化。
然而，最近，他们不愿意涉及此问题的意向已经开始消退，在纽约美国宇航局戈达德空间研究所从事气候建模工作的加文·施密特（Gavin Schmidt）说，“我的想法已经发生了转变”。他说，随着统计工具、气候分析模型和计算机运算能力的进步，“虽然找出极端天气产生的原因是困难的――但并非不可能”。2011年二月份发表在《自然》杂志上的两篇科研论文，揭示了极端天气与气候变化之间的联系――一篇论文关注2000年英国发生的灾难性洪灾，另一篇关注二十世纪后期北半球强降雨的增加情况。
同时，在过去的几年中，美国和英国的气候研究人员在“气候相关事件归因（ACE）研究”的旗帜引导下形成了一个松散的联盟，他们已经开始了一系列合作研究，希望通过这些研究能够为系统地进行天气归因工作奠定一个基础。最终，这个联盟希望能够建立这样一个超越国界的系统，这个系统能够评估变化着的气候对于刚刚发生或者即将发生的天气事件的影响，并把这些结果通过每天晚上的天气预报对外界进行宣布。
彼得·斯托特（Peter Stott）是埃克塞特英国气象局哈德利中心的一名气候学家，同时也是“气候相关事件归因研究”联盟的领导人之一，他说，“我们的想法是，每隔一个月左右，观察一次出现的与气候变化有联系的天气异常情况”。斯托特正在写一个白皮书，他将会在其中列出建立一个近实时归因系统的计划和所需要的条件，在2011年十月份，在科罗拉多州丹佛市召开的世界气候研究计划会议上，他将提交这一白皮书。
可怕的代价
无论是用造成的生命损失来衡量――2003年欧洲破纪录的热浪造成了大约40,000人死亡，还是用造成的经济损失来衡量――2005年9月美国墨西哥湾沿岸由于遭受“卡特里娜”飓风袭击而造成的经济损失超过800亿美元，极端天气事件都是最具破坏性的灾难之一。更糟糕的是，其造成的损失正在不断攀升：来自北卡罗来纳州阿什维尔市美国国家气候数据中心的数字显示，自1980年以来，造成经济损失在数十亿美元以上的天气灾难发生的频率已经增加了一倍。
对于那些必须设定赔率的保险公司，那些必须决定如何（或者是否应该）加固诸如防洪堤这样的保护屏障的土木工程师，以及正在尽力做出调整以适应气候长期变化的委员会、地方政府和国家来说，弄清楚导致这些灾难发生的原因是关乎其核心利益的事情。如果这些频繁发生的灾难仅仅是自然大气循环的结果，那么它很可能会在将来的某一天迅速平息，但如果这些日益频繁的灾难是由全球变暖导致的，这样的损失和破坏可能会继续无限期地产生。
对极端天气事件进行可靠地归因，对于公众理解气候的变化，以及对于他们对减少温室气体排放措施支持的意愿，也是非常重要的。与全球变暖造成的诸如缓慢的海平面上升等更为长远的影响不同，小范围内的极端天气影响却倾向于即刻显现出来，并且给人留下难以磨灭的记忆。有调查显示，那些认为自己已经亲身体验过气候变化影响的人，与那些没有这样看法的人相比，更有可能相信这是一个现实的问题――并且是迫切需要解决的问题。
勾勒研究计划
认识到这些必要性之后，“气候相关事件归因研究”联盟便开始通过引入英国气象局和科罗拉多州博尔德市的美国国家大气研究中心(NCAR)观察到的数据，着手系统地测验气候与天气之间的联系，以便进行季节性的预报和建立一个长期气候模型。
然而，找出两者之间的因果联系并不是件容易的工作：因为多种因素共同影响一个既定的天气事件。全球性气候变化肯定会对天气有一些影响：基本的物理学常识告诉我们，相对温暖的大气层可以承载更多的水汽，因而应该会形成更多的包含水分和热量的风暴。但是，像“厄尔尼诺”现象这样的自然大气循环同样会产生这样明显的效果：在人们开始把大量工业二氧化碳排入大气之前，怪异的天气就已经成为人类面临的一个问题。
所以，“气候相关事件归因研究”联盟的目标是对极端天气事件按照不同因素的影响程度分别进行归因，评估每一个极端天气事件在多大程度上是由人为的温室效应造成的，又在多大程度上是由天然的大气循环（见图“气候转变”）所造成的。2010年二月份出现在《自然》杂志上的一些论文提供了关于如何开展这方面工作的开创性例子。在其中一篇论文中，英国牛津大学的一名大气学家帕迪普·帕尔（Pardeep Pall）和他的团队对英格兰和威尔士2000年秋天的天气进行了数千次的模拟，在这些模拟中，有的把由人类产生的可观察到的温室气体排放水平这一因素考虑进去，而其他的则没有。然后，研究人员把每个模拟结果都输入到一个关于降水与河流径流的模型中，以便弄清楚将会发生什么类型的洪水。10%的情形表明，二十世纪排放的温室气体对当地的洪水风险并没有产生影响，但是其中三分之二的情形表明，排放的气体使得破坏性洪水――就像2000年的洪水那样――发生的几率提高了90%以上。
另一个研究组织，由多伦多市的加拿大环境气候研究部的气候学家闵胜文（Seung-Ki Min）领导，采用了类似的研究方法。他们观察到，自从二十世纪下半叶以来，北半球的强降雨越来越严重，受此启发，这个研究组织把真实的降水数据与来自六个不同气候模型的模拟结果进行比较，并且每个模型都分别考虑受到温室变暖效应的影响和不受到温室变暖效应的影响两种情况。他们发现，已经观察到的极端降水模式与预想的自然气候循环条件下的降水模式没有任何对应之处，但是却与预想的受到温室效应影响下的降水模式极为对应。
这样的归因研究有时候也可能会为气候变化开脱罪责。在2011年三月份发表的一篇论文中，科罗拉多州博尔德市美国国家海洋和大气管理局的兰德尔·杜尔（Randall Dole）和他的同事们得出一个结论，2010年俄罗斯的高强度热浪很可能是由自然大气循环导致的。
斯托特说，虽然这一基本的研究方法看上去似乎是简单明了，但分别归因分析方法并不会比引发使用此方法的气候模型方法更好，“我们仍然需要去弄清楚，对于哪一类型的天气事件，我们可以自信地进行归因分析”，他又说，“这就是为什么我们会说这些模型并不足够好的原因。”
斯托特说，在一般情况下，对于热浪以及其他与气温相关的事件进行归因分析是最容易的，对于诸如洪水和干旱这样的与降水相关的事件，进行归因分析则相对困难，因为相关模型不仅要考虑降雨这一因素，还要考虑土壤、自然地形以及人类对于河流和湿地的管理等诸多因素。而且有一些天气事件还很难被发现与气候变化存在任何一点联系，例如，龙卷风出现的频率取决于促成龙卷风形成的湿空气对流和阻碍龙卷风形成的风切变之间的平衡――但是科学家们并不能肯定气候变化是如何影响这一平衡的。
另一个问题是气候模型在有限空间范围内的应用性问题。例如，当前，这些模型过于宏观以至于无法用来分析小规模的对流雨，然而小规模的对流雨却是一个比较普遍的现象，它是由贴近地面的温暖而潮湿的空气升腾而形成的一个独立的雷云。在安第斯山脉和喜马拉雅山脉这样的山地地区，这样的对流就特别明显――但是要把它们纳入这些模型中进行分析就相对困难了。
这些模型存在的缺陷解释了为什么很多气候学家对归因分析的努力持怀疑态度的原因，亚特兰大佐治亚理工学院的气候学家朱迪斯·卡瑞（Judith Curry）对此做出的评价是“科学精神不健全”。即使忠于此研究方法的人诸如施密特也持谨慎的态度，他说，“仍然有很大的余地可以使我们把工作做得更好”。
实施面临困难
在2011年10月发布的白皮书上，“气候相关事件归因研究”联盟打算声明一下这些模型存在的缺点。首先，这个联盟建议美国国家大气研究中心和英国气象局等领导中心，通过大规模汇总耦合的气候模型和所有可以得到的天气数据，对过去50年中显现的天气极端事件分别进行归因评估。这些经由追溯研究工作获得的经验，可以使科学家们过渡到对最近天气进行常规的归因分析，同时，也可以对极端天气进行气候学基础上的预报。
还不清楚实施这样一个计划将要花费多少成本，或者谁会支付这些成本。美国国家大气研究中心的气候学家凯文·卓恩伯斯（Kevin Trenberth）估计，如果使用他所在的机构、英国气象局以及其他机构中的现有人员，几百万美元已足够去开展这项国际业务了。但是，一旦要做一些超过最起码的工作的事情――例如，建立一个具有月、季和十年预测能力的独立的天气归因分析中心――则需要花费更多的钱。
大西洋两岸的政府有可能提供资金支持，然而它们都正在削减他们的预算，卓恩伯斯承认，随时实施这样一个项目的前景迅速变得黯淡起来。但是，无论是天气，还是气候，都没有对政策制定者正在做的工作给予任何一点照顾，随着像“艾琳”飓风这样的事件不断发生，政府中的政治家也逐步感觉到了这一问题的严重性，将来可能有一天，建立一个天气归因分析服务系统会被看作是一项好的投资。
资料来源Nature
责任编辑 粒 灰