颶風(fēng)哈維及其帶來的暴雨持續(xù)多日，淹沒了美國休斯敦等許多城市。

■本報(bào)記者 唐鳳

也許，下一部災(zāi)難大片的名字應(yīng)該叫《2100》。

美國夏威夷大學(xué)馬諾阿分校的Camilo Mora、Michael Kantar及同事發(fā)現(xiàn)，如果不大幅減少溫室氣體排放，到2100年，人類或?qū)⒚媾R3至6種氣候?yàn)?zāi)害并發(fā)的威脅。而且，這些災(zāi)害可能多為破壞性極端災(zāi)害。

巧合的是，11月15日，《自然》雜志刊登了兩篇颶風(fēng)研究論文，研究人員直指人類活動會影響颶風(fēng)，并產(chǎn)生惡劣后果。

兩個獨(dú)立團(tuán)隊(duì)分別表示，氣候變化使颶風(fēng)卡特里娜、厄瑪和瑪麗亞帶來的降雨增加了4%至9%，最高可能導(dǎo)致未來的風(fēng)暴源降雨增加30%。休斯敦的城市化使大型颶風(fēng)洪水的風(fēng)險(xiǎn)上升了約21倍。

“到目前為止，除少數(shù)特例外，人們對溫室氣體排放造成的氣候?yàn)?zāi)害加劇已經(jīng)分別進(jìn)行了研究。然而，對一種或幾種危害的關(guān)注可能會掩蓋其他危害的影響，導(dǎo)致氣候變化對人類影響的不完全評估。”Kantar告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者。

連鎖反應(yīng)

為了更好地理解氣候變化對人類構(gòu)成的廣泛威脅，Mora及同事系統(tǒng)性地檢查了3280篇論文，對10種氣候?yàn)?zāi)害(如氣候變暖、洪水、干旱、熱浪和火災(zāi))之間的互作進(jìn)行了分類，也對人類系統(tǒng)的6個方面(如健康、食物和水)進(jìn)行了分類。相關(guān)綜述文章11月20日在線發(fā)表于《自然—氣候變化》。

雖然研究人員找到了少數(shù)具有正面或中性影響的例子，但是絕大部分對人類系統(tǒng)的影響都是有害的。

研究人員映射了在不同排放場景下，全球氣候?yàn)?zāi)害暴露的預(yù)期變化，并評估了人類到本世紀(jì)末遭遇氣候?yàn)?zāi)害的程度。他們表示，如果人類大幅減排溫室氣體，那么到2100年將面臨一種最大規(guī)模的災(zāi)害，如果不減少排放，將同時暴露在3種大災(zāi)中，一些熱帶沿海地區(qū)將同時面臨6種危害。

“如果溫室氣體濃度繼續(xù)增加，不論貧窮或富裕國家，眾多氣候?yàn)?zāi)害可能同時影響所有社會，并對各國造成相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)和福利負(fù)擔(dān)。”Mora說。

如此一來，未來可能并發(fā)的氣候?yàn)?zāi)害數(shù)量突顯了減少溫室氣體排放的緊迫性，表明人們必須采用多樣化的方法適應(yīng)氣候變化。

“我們還在全球范圍內(nèi)展示了多重危害的疊加效應(yīng)?？偟膩碚f，分析表明，持續(xù)的氣候變化將對人類構(gòu)成更大的威脅，如果不能實(shí)現(xiàn)大量和及時地減少溫室氣體排放，這種威脅將大大加劇。”Kantar強(qiáng)調(diào)。

也許正如人們所言，一部人類發(fā)展史，也是一部災(zāi)害應(yīng)對史。地震、颶風(fēng)、海嘯、山火……不斷刷新著人們對氣候變化的認(rèn)知和感觸。

其中，颶風(fēng)和降水可以說是與氣候變化相關(guān)的見報(bào)頻率最高的詞匯。

現(xiàn)在，人們已經(jīng)預(yù)計(jì)氣候變化將增加最強(qiáng)颶風(fēng)的強(qiáng)度。但是，有限的強(qiáng)颶風(fēng)觀測記錄和強(qiáng)烈的年際變率導(dǎo)致科學(xué)家難以確定颶風(fēng)已經(jīng)受到了怎樣的影響。此外，與颶風(fēng)如影隨形的降水又受到了何種影響?

風(fēng)大雨也大

加利福尼亞州勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的Christina Patricola及同事模擬了15個具有歷史破壞性的颶風(fēng)，包括北美的卡特里娜颶風(fēng)和東南亞的超強(qiáng)臺風(fēng)海燕，在工業(yè)前、現(xiàn)代和3種21世紀(jì)后期潛在氣候場景下會如何發(fā)生。

研究人員發(fā)現(xiàn)颶風(fēng)卡特里娜、厄瑪和瑪麗亞帶來的平均降雨量和極端降雨可能性高于其在工業(yè)前氣候場景下的潛在表現(xiàn)。但風(fēng)暴強(qiáng)度(基于風(fēng)速和海平面壓力)沒有受到顯著影響。

而且，氣候變化情況可能增加大部分強(qiáng)風(fēng)暴的風(fēng)速和降雨，在最嚴(yán)重的未來排放場景下，部分風(fēng)暴的最大風(fēng)速每小時會提高6至29海里，降雨會增加25%至30%。

艾奧瓦大學(xué)的Gabriele Villarini及同事模擬了休斯敦城市化對2017年颶風(fēng)哈維的降雨量的影響。“我們使用統(tǒng)計(jì)模型和天氣研究與預(yù)報(bào)模型相結(jié)合，從而分離了城市化的作用。在哈維颶風(fēng)登陸過程中，休斯敦城市化在氣象和水文方面顯著加劇了洪水，我們還描述了降雨變化的物理機(jī)制。”Villarini在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時說。

該研究發(fā)現(xiàn)了兩種作用效果：城市地形增加了大氣阻力，使降雨加大;城市表面洪澇加重，可能因?yàn)榛炷?、瀝青覆蓋面較廣。“從水文角度看，城市環(huán)境中不透水表面的增加通常會導(dǎo)致滲透減少、反應(yīng)更快、峰值更大。”Villarini說。

綜合而言，城市化使哈維級別的洪水風(fēng)險(xiǎn)平均增加了21倍(休斯敦地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)增幅在0.1到90多倍之間)。研究人員表示，這突顯了在作城市規(guī)劃時將洪水考慮在內(nèi)的必要性。

準(zhǔn)備好了嗎

實(shí)際上，人們認(rèn)識到全球正在慢慢變暖已經(jīng)超過百年，但這能否阻擋人為溫室氣體排放的腳步?

早在19世紀(jì)末，瑞典物理化學(xué)家Svante August Arrhenius就指出，二氧化碳排放可能會導(dǎo)致全球變暖。然而，直到20世紀(jì)70年代，隨著對地球大氣系統(tǒng)的深入了解，全球變暖才慢慢引起了廣泛關(guān)注。

世界氣象組織及聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署于1988年聯(lián)合建立聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會，對氣候變化問題進(jìn)行系統(tǒng)評估，迄今為止發(fā)布了5次報(bào)告。這些報(bào)告已成為國際社會認(rèn)識氣候變化問題、推進(jìn)氣候變化治理制度建設(shè)的科學(xué)基礎(chǔ)。

《聯(lián)合國氣候公約》和《京都議定書》相繼于1994年和2005年生效。2015年，《巴黎協(xié)定》通過，提出將全球氣溫上升控制在前工業(yè)化時期水平之上1.5攝氏度以內(nèi)。

11月16日，世界最大明信片在瑞士少女峰下正式亮相。這張明信片中心位置印有“停止全球變暖”“1.5攝氏度”等字樣，旨在喚起人們對全球氣候變化的關(guān)注。

雖然，人們已經(jīng)開始關(guān)注氣候變化，并對溫室氣體排放逐漸達(dá)成共識，但這似乎遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

“如果我們的社會想要認(rèn)真對待這些氣候變化帶來的危險(xiǎn)，我們需要做的不僅僅是遵守《巴黎協(xié)定》，還需要作出更多的政策改變，以減少排放。”Kantar說。

正如研究顯示，即便溫室氣體排放大幅下降，人們到2100年面臨的極大氣候?yàn)?zāi)害也不會變?yōu)榱?，Kantar 提到，“因?yàn)榧幢闶亲钣辛Φ臏p排方案，我們也能看到影響”。

“而且，由于數(shù)據(jù)的限制，以及關(guān)注的是附加影響而非交互作用，我們可能低估了影響。”他說。

但是，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展能幫助人們盡早作好準(zhǔn)備，迎接“災(zāi)難”來臨。例如，通過目前的氣候模式研究，人們對全球氣候發(fā)展有了更深入和全面的認(rèn)識。

“提高分辨率，尤其是發(fā)展對應(yīng)的物理過程方案是氣候模式發(fā)展的核心。”中科院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員包慶告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，“目前氣候模式發(fā)展的兩大方向是全球公里級超高分辨率模式和尺度自適應(yīng)的物理過程參數(shù)方案。此外，高分辨率氣候系統(tǒng)模式與計(jì)算機(jī)并行技術(shù)(硬軟件)的深度結(jié)合，也是未來的重要發(fā)展方向。”

Mora則提到，下一步他們計(jì)劃在更廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行研究，并嘗試探索在特定的地區(qū)可以提出哪些具體的建議。

對于城市化能否“綠色發(fā)展”，Villarini認(rèn)為這是一個“有趣而又困難的問題，難以從單個學(xué)科的角度回答，需要高度跨學(xué)科的方法”。“我們還規(guī)劃了許多工作，探索城市的角色。”

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