2021年11月4日星期四

极端天气“潘多拉魔盒”为何频繁打开?权威解答来了!|极端天气


  从天气气候的角度看,2021年我国大部分地区是从异常极端天气气候事件开始的。2021年开年那场刺骨寒潮,很多人记忆犹新,然而2020/2021年冬季却是个暖冬。

  随后的几乎每个月,都有极端天气出现——春季北方遭遇近10年来少有的强沙尘暴;4月至9月,我国出现中等强度以上龙卷风次数17次,超常年平均;7月,郑州最大小时降雨量突破我国内陆地区历史极值;9月至10月上旬,北方地区降水量为1961年以来历史同期最多……


  不仅在东亚,极端事件在全球多地频现。2月中旬,冬季风暴"乌里"袭击北美大部,多地气温突破历史极值;6月,在罕见高温热浪加持下,49.7%的美国西部地区经历"极端"干旱;7月,德国部分地区24小时降水量达到100毫米至150毫米,导致至少179人死亡……

  这一年

  在以全球变暖为主调的舞台上

  极端天气的"潘多拉魔盒"

  被频繁打开

  这一切

  是如何产生联系的?

  极端天气与极端气候:

  并非同一件事,但又纠结缠绕

  极端天气事件和极端气候事件是两个不同的概念。尽管我们常常将二者连在一起说,但其形成机理各不相同。

  何为极端天气气候事件?

  极端事件一般定义为某种天气或气候变量的值,超过阈值而发生的现象。阈值常取该变量高端(或低端)附近的某一值(如≥2σ或3σ),一般出现概率低于10%。

  某些气候极值或事件可以是多次天气或气候事件积累的结果,而每一次事件本身可能并不是极端的。即个别过程不是极端的,而其累积结果是极端的,并且是持续的。

  假设将极端天气事件比作掷骰子,有的极端天气事件,主要是由大气内部活动造成,具有很强的随机性,比如尺度非常小的强对流天气。今年4月30日,江苏沿江及其以北大部地区遭受大风、冰雹等强对流天气,南通沿海部分地区最大风速达47.9米/秒(15级);5月14日,苏州和武汉同日先后出现强龙卷天气,现场灾害调查分析显示最大风力可达17级以上。

  还有一部分极端天气事件,其发生与气候系统的年际变化和气候的长期变化(如全球变暖)存在一定关联。在后者提供的有利背景场上,极端天气事件的频次、强度、范围等统计特征都发生了改变。比较明显的是全球变暖趋势使得各个季节的气温逐年升高,导致夏天极端热浪、暴雨、强台风等极端天气事件增多增强。

  而极端气候事件因为持续时间较长,一般情况下外部因素的作用较大,比如今年年初气温急剧变化和入秋推迟、寒潮早到等现象,都和全球变暖有关。

  但通常,因为气候系统本身是个复杂、高度非线性、开放的巨型系统,无论是极端天气事件还是极端气候事件,都是多种复杂因素相互作用而成的。有专家团队曾花费两年多时间才基本研究清楚广州某一场暴雨案例,其复杂性可见一斑。

  全球变暖:

  孕育不稳定事件的温床

  在讨论大部分极端天气气候事件时,全球变暖是一个无法忽略的重要背景。

  根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)第一工作组报告,2011-2020年平均温升相比工业化前(1850-1900年)增加了1.09℃,2001-2020年平均温升较工业化前增加0.99℃。气候正在迅速变暖,而且这种增暖是全球性的。全球变暖不仅仅让全球的气温升高,也让与我们息息相关的气候系统正在发生巨变。在这个棋局中掷"极端事件"骰子,尽管掷骰子本身是随机事件,但掷骰子的频率已经发生变化。

  以极端高温事件为例,全球绝大部分地区极端高温事件出现的频率和强度自20世纪50年代以来在增加,这已经被多个报告和数据证实。

  气温升高的影响很快波及北极。由于"北极放大效应",北极海冰损失、格陵兰冰盖融化,强降水、内陆洪水、海岸侵蚀和野火等事件的发生频率和强度正在增加。今年5月20日,北极监测与评估计划工作组发布的最新观测结果显示,北极地区正在发生快速而广泛的变化,1971年至2019年,北极变暖速度是全球平均水平的三倍,高于之前的观测结果。作为影响北半球的"关键点",北极的变化通过气候系统的反馈效应影响到全球气候。我们在今年全球多次极端冷暖事件中都看到了其独特影响力。

  作为地球气候系统的主要"储热器",自20世纪90年代初以来,海洋变暖的速度增加了一倍。多次极端冷暖事件和极端强降雨背后,都离不开海洋的"推波助澜"。比如热带印度洋-南海-中西太平洋区域的海温增暖较快,蒸发水汽来源增多,在同样的大气环流形势下,有利于输送更多的水汽到陆地,形成较强的降水事件。此外,海洋变暖还会使强台风/飓风更强,登陆后衰减速度变慢,持续时间更长,今年的"慢性子"台风"烟花"就是较为典型的例子。