全球气候之变|暴雨洪水为何正变得更加猛烈和频繁?

【编者按】
新冠疫情之外,另一场对人类影响更为深远、严重的危机——气候危机正在进一步恶化。今年夏天北美的持续高温、西欧和东亚的暴雨洪水,西伯利亚、东地中海的森林大火都只是未来的预演。
在全球升温的背景下,未来极端天气会发展成什么样子?我们该做些什么来迎接这一变化?即日起,将刊发系列报道试图寻找问题的答案。

7月12日早上,张蕾一家从布鲁塞尔出发去东部的阿登山区露营的时候,天气还不错,20多度的气温,艳阳高照,这在比利时的夏天已经算很热了。好天气让一行人对即将到来的山区露营兴奋不已。
阿登山区是比利时风景最秀丽的景点之一,面积逾10000平方公里,跨越了比利时、卢森堡和法国默兹河(Meuse River)谷地,平均海波约488米。然而让“阿登山”闻名于世的,是两次世界大战期间这里多次成为了战况最激烈的战场。
令张蕾一家人没有想到的是,他们即将遭遇的,是一场席卷了整个阿登山区和附近地区,造成欧洲二战以来最严重伤亡损失的自然灾害。
2021年刚刚过了一半,世界各地接连发生的极端气象灾难引发了人们的关注和担忧:新冠疫情可能掩盖了另一场更加深远、严重的危机——气候危机的逼近。
从很多方面来看,刚刚过去的2020年都是极端天气事件频发的一年:作为有记录以来最暖的三个年份之一(2016、2019年和2020);从西伯利亚到澳大利亚乃至美国都燃烧着令人恐惧的野火;大西洋上的飓风不论是数量还是规模都创下纪录;中国长江遭遇了20多年来最严重的洪水。
今年以来,世界各地的极端天气事件甚至引起了联合国的强烈反应。8月9日,234位科学家合力完成的第六份IPCC报告向全世界发出了最严厉的警告:人类需要为气候变化负全部责任。并且首次发布了气候变化与极端天气事件之间关联的研究报告。
大量科学研究和证据表明,极端气象灾害的严重程度和出现频率都在不断“刷新纪录”,而气候变化正越来越成为背后不可忽视的影响因素。21世纪地球的进一步变暖可能会继续加剧最极端的天气事件发生。如果我们不改变我们的认识和行为,不尽快做好准备,将会付出越来越大的代价。
地球的警报声正越来越响,我们剩下的时间越来越少。 阿登山遇险
7月13日晚上,雨开始越下越大。到半夜的时候,密集的雨点击打在帐篷上的声音已经大到让张蕾无法入睡。
好不容易熬到天亮,拉开门帘后的张蕾发现整个帐篷都已浸泡在了水里。
雨从13日一早开始下,起初雨势并不大。张蕾决定照常进山。此后雨一直没有停,直到晚上雨势开始逐渐变大。14日早上,管理人员告诉张蕾,由于大雨将关闭整个山区。无奈之下,张蕾一家决定打道回府。
刚刚驾车离开山区不过5分钟的路程,张蕾发现一侧的公路已完全被山上流下来的洪水覆盖,车辆只能在专人的指挥下缓慢交替着单向行驶。
14日晚,张蕾一家终于回到了布鲁塞尔。此时,这场同时在德国西部降下的大雨,正在将灾难的阴影伸向更多的人。
根据德国国家气象局的数据,7月14日至15日的24小时内,因连日降雨土壤已接近饱和的西部地区迎来了约100至150毫米的极端降水,这相当于往常两个月的降雨量。最终,这场特大暴雨引发的洪水,仅在德国就至少造成188人死亡,上万间房屋被毁,成为西欧自二战结束以来最严重的自然灾害事件。
感觉“逃过一劫”的张蕾至今仍心有余悸,“我在比利时生活了18年从来没有遇到过这样的大雨和洪水。这是第一次。”“幸亏当时出来了,要再晚几个小时可能都出不来了。”她对说。
随后几天,比利时的死亡数字一直在上升,至少41人死亡,数千所房屋被毁。然而灾害天气并没有就此结束。7月24日,暴雨和洪水在南部又卷土重来,再度引发险情。
7月17日至23日,河南持续遭遇极端强降雨天气,7月20日,省会郑州遭受特大暴雨灾害,降雨量突破历史极值。暴雨造成三百余人死亡,经济损失难以计量。
西欧和中国河南的暴雨洪水就像一个缩影。近十年来,世界各地的科学家们进行的许多研究结果表明,极端降雨和洪灾正在变得越来越极端和频繁。
联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的第五份报告中得出的结论是,自1950年以来,陆地上强降水事件的数量可能在全球更多地区增加而不是减少(>66%概率),其中北美和欧洲的可能性最高,而北美中部更有严重的降水事件趋势 (> 90%概率)。
英国气象局的全球极端天气统计数据显示,总体而言强降雨量事件正在全球范围内增加,这意味着一年中雨最多的日子正在变得更加潮湿。这些短暂而强烈的降雨周期可能导致山洪暴发,对基础设施和环境造成毁灭性的影响。
值得注意的是,在极端降雨增加的同时,包括干旱、高温等其他极端天气现象也正在变得越来越频繁。它们叠加在一起,往往会造成更大的灾难。
发现,此次西欧洪灾中一个没有引起太多关注的细节是,自2020年12月以来,欧洲船运业媒体就指出莱茵河水位曾多次下降至临界水平,频繁出现干旱和洪水交替的情况。这既为今年7月的洪水惨剧埋下了伏笔,也成为运输业越来越大的挑战。欧洲科学家指出,这一变化主要是由于越来越不可预测的天气模式造成的,其中包括长时间的强降雨、导致干旱的干燥条件频发以及阿尔卑斯山冰川不断融化。   气候变化的推手
为什么越来越极端的降雨正越来越频繁地发生?
“今天的天气模式通常是天气的偶然性和大气中温室气体大量增加所造成的边界条件变化的组合。然而对于一些极端天气而言,如果没有全球变暖,它们几乎是不可能发生的。”德国波茨坦大学海洋物理学教授拉姆斯托夫(Stefan Rahmstorf)对说。
对于极端降水事件,目前科学家们认为主要有两个原因:气候变化(变暖)导致大气中水分的增多以及大气环流减慢导致的低气压持续盘踞不动。
拉姆斯托夫进一步解释道,“30多年前,气候模型已经预测,极端降水将变得更加频繁,降雨量少的日子将变得更加少。这是物理学的结果:气温每升高一度,空气中饱和水蒸气含量就会增加7%。然而,温度每升高一度,地表的蒸发强度只会增加2-3%,这两者间存在差异。因此需要更多的时间蒸发,使得空气中水蒸气含量达到降雨的程度,而在降雨过程中,地表蒸发远远低于降水的水量,这也就导致了降雨次数变少但极端事件增加。”
这也是中国河南近日遭遇的极端降水的部分原因。据中国气象局的信息,中国南部沿海异常大量的水汽被台风吹到内陆,雨云停滞在河南上空的低气压漩涡中,形成了一系列缓慢移动的强烈连续暴风雨。
另一个影响降雨的因素是夏季大气环流的减弱,这一环流控制着北半球的天气——当高速气流变得缓慢而不稳定时,往往意味着热浪和干旱(与高压系统有关)和暴雨洪水(与低压系统有关)都会变得更加持久。这种现象被称为“行星波状模式”(planetary wave resonance)。世界气象组织称,今年夏天不寻常的“行星波状模式”给世界各地带来了前所未有的炎热、干旱、寒冷和潮湿。
“大气环流的减弱与近几十年来北极变暖的程度是世界其他地区的三倍有关。这削弱了从亚热带到极地的温度梯度,正常情况下,我们的天气模式是从西向东移动的,而现在这个引擎被削弱了。于是,原本是几天的高温天变成了持续热浪,一个 ‘卡住’的低压会导致连续的降雨。这也是此次西欧暴雨的原因。”拉姆斯托夫说。
尽管许多因素都可能导致极端天气事件,但是其中由人类活动造成的气候变化会带来多大程度的影响是问题的重点。
对此,2004年以来,世界各地的科学家们已发表的350多篇经过同行评审的论文显示,越来越多的证据表明,人类活动正在增加某些类型的极端天气的风险。在所有极端天气事件中70%被认为因为气候变化而变得更严重。
其中81项关于降雨和洪水的研究中,58%的事件中发现人类气候变化活动使其更可能发生或更严重。这与其他一些极端天气事件如持续高温相比,比例相对较小。牛津大学地理系统学教授迈尔斯·艾伦(Myles Allen)对表示:”这反映出降雨和洪水事件本质上更复杂,自然变化因素在许多方面仍发挥作用。同时,其他人为因素,如土地利用和排水设施等,也在极端降雨是否会导致洪水中发挥着作用。”
拉姆斯托夫也认为,相较于其他极端天气事件,气候变化对于极端降水事件增加的影响还不是很大。“因为自然变化比气候变化的影响更大。因此,我们不能说极端降雨事件是否是全球变暖的结果,但是我们可以说这样的事件由于全球变暖而变得更加频繁。”他说。
更多的研究则更清楚地显示出气候变化对极端降水的影响。
7月6日,加州大学洛杉矶分校的研究人员在《自然通讯》上发表的一项研究表明,自1980年代以来,全球极端降水的统计数据中已经明显体现出人为引起的气候变化带来的影响。通过研究全球气象记录,检查多组观测到的降水量数据,研究人员发现了人类活动影响极端降水的证据。研究发现,温室气体排放和土地利用变化等人类活动是世界各地发生洪水和山体滑坡等极端降水导致的事件的关键因素。
《自然》杂志的另一项研究显示,最严重的极端降水事件的强度随着全球变暖而增加。然而,这类事件在变暖的世界中发生的频率却不那么确定。如果这一趋势继续下去,今天观测到的最强降水事件将随着全球温度每升高一度而翻一倍。 当“百年一遇”变经常遇见
极端降雨和洪水事件是否会在未来增加?事实上,科学家所预测的“更极端、更频繁”的情况可能已经发生了。
西欧和中国的暴雨和洪灾显示,无论是发达国家还是发展中国家,都会受到极端天气的影响,而许多城市和人们并没有做好准备。
世界资源研究所(World Resources Institute)北京代表处的高级数据顾问、全球水道项目主任罗天一对表示,自1980年以来,洪水已经在全球造成了超过1万亿美元的损失,而且情况还会进一步恶化。他们的分析发现,到2030年,全球受洪水影响的人数将翻一番。
“受河流洪水影响的人数将从2010年的6500万增加到2030年的1.32 亿,受沿海洪水影响的人数将从700万增加到1500万。这不仅是对人类生命的威胁,也是对经济的威胁:河流洪水造成的城市财产损失将增加三倍——从每年1570亿美元增加到5350亿美元。沿海风暴潮和海平面上升造成的城市财产损失将增加十倍——从每年170亿美元增加到1770亿美元。”罗天一说。
这种新常态对于我们来说意味着什么?
极端降雨的直接风险就是洪水的增加。在城市地区,不透水的路面迫使水迅速流入下水道系统,同时对城市地下交通系统造成严重威胁。强降水也增加了山体滑坡的风险,当高于正常水平的降水使地下水位升高并使地面饱和时,斜坡会失去稳定性,导致滑坡。过多的降水还会降低饮用水源的水质,危害人类健康和生态系统。
罗天一介绍说,“我们建议企业做环境压力,或者叫气候压力的测试。比如说你的工厂遇到了百年一遇的洪水,影响是什么?根据我们对未来气候变化,对洪水影响的预期,去做一些最坏的打算。”
“纽约地铁曾经做过一个对排水系统的压力测试,直接往地铁里灌水模拟极端降水的天气,以试验地铁排水系统的极限承载能力到底在哪里。”他说。“曾经历史上的百年一遇可能在未来就是20年一遇,未来如果我们不做改变的话,会更加频繁地碰到极端天气,我们付出的代价就会越来越大。”

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