作者:唐凤 来源:中国科学报 发布时间:2018/11/21 8:43:04
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2100年:屋漏偏逢连夜雨
多项研究显示2100年或并发多种气候灾害

 飓风哈维及其带来的暴雨持续多日,淹没了美国休斯敦等许多城市。图片来源:Joe Raedle/Getty

■本报记者 唐凤

也许,下一部灾难大片的名字应该叫《2100》。

美国夏威夷大学马诺阿分校的Camilo Mora、Michael Kantar及同事发现,如果不大幅减少温室气体排放,到2100年,人类或将面临3至6种气候灾害并发的威胁。而且,这些灾害可能多为破坏性极端灾害。

巧合的是,11月15日,《自然》杂志刊登了两篇飓风研究论文,研究人员直指人类活动会影响飓风,并产生恶劣后果。

两个独立团队分别表示,气候变化使飓风卡特里娜、厄玛和玛丽亚带来的降雨增加了4%至9%,最高可能导致未来的风暴源降雨增加30%。休斯敦的城市化使大型飓风洪水的风险上升了约21倍。

“到目前为止,除少数特例外,人们对温室气体排放造成的气候灾害加剧已经分别进行了研究。然而,对一种或几种危害的关注可能会掩盖其他危害的影响,导致气候变化对人类影响的不完全评估。”Kantar告诉《中国科学报》记者。

连锁反应

为了更好地理解气候变化对人类构成的广泛威胁,Mora及同事系统性地检查了3280篇论文,对10种气候灾害(如气候变暖、洪水、干旱、热浪和火灾)之间的互作进行了分类,也对人类系统的6个方面(如健康、食物和水)进行了分类。相关综述文章11月20日在线发表于《自然—气候变化》。

虽然研究人员找到了少数具有正面或中性影响的例子,但是绝大部分对人类系统的影响都是有害的。

研究人员映射了在不同排放场景下,全球气候灾害暴露的预期变化,并评估了人类到本世纪末遭遇气候灾害的程度。他们表示,如果人类大幅减排温室气体,那么到2100年将面临一种最大规模的灾害,如果不减少排放,将同时暴露在3种大灾中,一些热带沿海地区将同时面临6种危害。

“如果温室气体浓度继续增加,不论贫穷或富裕国家,众多气候灾害可能同时影响所有社会,并对各国造成相当大的经济和福利负担。”Mora说。

如此一来,未来可能并发的气候灾害数量突显了减少温室气体排放的紧迫性,表明人们必须采用多样化的方法适应气候变化。

“我们还在全球范围内展示了多重危害的叠加效应。总的来说,分析表明,持续的气候变化将对人类构成更大的威胁,如果不能实现大量和及时地减少温室气体排放,这种威胁将大大加剧。”Kantar强调。

也许正如人们所言,一部人类发展史,也是一部灾害应对史。地震、飓风、海啸、山火……不断刷新着人们对气候变化的认知和感触。

其中,飓风和降水可以说是与气候变化相关的见报频率最高的词汇。

现在,人们已经预计气候变化将增加最强飓风的强度。但是,有限的强飓风观测记录和强烈的年际变率导致科学家难以确定飓风已经受到了怎样的影响。此外,与飓风如影随形的降水又受到了何种影响?

风大雨也大

加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的Christina Patricola及同事模拟了15个具有历史破坏性的飓风,包括北美的卡特里娜飓风和东南亚的超强台风海燕,在工业前、现代和3种21世纪后期潜在气候场景下会如何发生。

研究人员发现飓风卡特里娜、厄玛和玛丽亚带来的平均降雨量和极端降雨可能性高于其在工业前气候场景下的潜在表现。但风暴强度(基于风速和海平面压力)没有受到显著影响。

而且,气候变化情况可能增加大部分强风暴的风速和降雨,在最严重的未来排放场景下,部分风暴的最大风速每小时会提高6至29海里,降雨会增加25%至30%。

艾奥瓦大学的Gabriele Villarini及同事模拟了休斯敦城市化对2017年飓风哈维的降雨量的影响。“我们使用统计模型和天气研究与预报模型相结合,从而分离了城市化的作用。在哈维飓风登陆过程中,休斯敦城市化在气象和水文方面显著加剧了洪水,我们还描述了降雨变化的物理机制。”Villarini在接受《中国科学报》记者采访时说。

该研究发现了两种作用效果:城市地形增加了大气阻力,使降雨加大;城市表面洪涝加重,可能因为混凝土、沥青覆盖面较广。“从水文角度看,城市环境中不透水表面的增加通常会导致渗透减少、反应更快、峰值更大。”Villarini说。

综合而言,城市化使哈维级别的洪水风险平均增加了21倍(休斯敦地区的风险增幅在0.1到90多倍之间)。研究人员表示,这突显了在作城市规划时将洪水考虑在内的必要性。

准备好了吗

实际上,人们认识到全球正在慢慢变暖已经超过百年,但这能否阻挡人为温室气体排放的脚步?

早在19世纪末,瑞典物理化学家Svante August Arrhenius就指出,二氧化碳排放可能会导致全球变暖。然而,直到20世纪70年代,随着对地球大气系统的深入了解,全球变暖才慢慢引起了广泛关注。

世界气象组织及联合国环境规划署于1988年联合建立联合国政府间气候变化专门委员会,对气候变化问题进行系统评估,迄今为止发布了5次报告。这些报告已成为国际社会认识气候变化问题、推进气候变化治理制度建设的科学基础。

《联合国气候公约》和《京都议定书》相继于1994年和2005年生效。2015年,《巴黎协定》通过,提出将全球气温上升控制在前工业化时期水平之上1.5摄氏度以内。

11月16日,世界最大明信片在瑞士少女峰下正式亮相。这张明信片中心位置印有“停止全球变暖”“1.5摄氏度”等字样,旨在唤起人们对全球气候变化的关注。

虽然,人们已经开始关注气候变化,并对温室气体排放逐渐达成共识,但这似乎远远不够。

“如果我们的社会想要认真对待这些气候变化带来的危险,我们需要做的不仅仅是遵守《巴黎协定》,还需要作出更多的政策改变,以减少排放。”Kantar说。

正如研究显示,即便温室气体排放大幅下降,人们到2100年面临的极大气候灾害也不会变为零,Kantar 提到,“因为即便是最有力的减排方案,我们也能看到影响”。

“而且,由于数据的限制,以及关注的是附加影响而非交互作用,我们可能低估了影响。”他说。

但是,科学技术的发展能帮助人们尽早作好准备,迎接“灾难”来临。例如,通过目前的气候模式研究,人们对全球气候发展有了更深入和全面的认识。

“提高分辨率,尤其是发展对应的物理过程方案是气候模式发展的核心。”中科院大气物理研究所大气科学和地球流体力学国家重点实验室研究员包庆告诉《中国科学报》记者,“目前气候模式发展的两大方向是全球公里级超高分辨率模式和尺度自适应的物理过程参数方案。此外,高分辨率气候系统模式与计算机并行技术(硬软件)的深度结合,也是未来的重要发展方向。”

Mora则提到,下一步他们计划在更广泛的范围内进行研究,并尝试探索在特定的地区可以提出哪些具体的建议。

对于城市化能否“绿色发展”,Villarini认为这是一个“有趣而又困难的问题,难以从单个学科的角度回答,需要高度跨学科的方法”。“我们还规划了许多工作,探索城市的角色。”

相关论文信息:

DOI: 10.1038/s41558-018-0315-6

DOI: 10.1038/s41586-018-0676-z

DOI: 10.1038/s41586-018-0673-2

《中国科学报》 (2018-11-21 第3版 国际)
 
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