难以捉摸的极端气候

极端气候事件能导致对生态系统的大尺度剧烈破坏，且据推则其发生频率会随地球升温而不断增加。

Gabriele C. Hegerl, Helen Hanlon, Carl Beierkuhnlein

翻译：张渊媛

极端气候事件在频度、强度和时间上的变化对生态系统和人类社会有着很大的影响。描述这些变化及其影响对气候学家、统计学家、生态学家和医学家来讲都是颇具挑战性的。稀少的气候事件在统计上是难以预测的，特别当其滞后出现时。让问题变得更为复杂的是，导致极端气候事件发生的各种要素的结合，如热浪与干旱或空气质量问题汇集在一起，就能对生态系统和人类造成更严重的后果。2010年12月在剑桥召开的“极端环境事件”会议就将气候学家、统计学家和生态学家们聚集到一起来探讨该议题。与会专家认为，对气候变化有用的预测依赖于对极端事件类型的掌握，进而我们方能提出可靠的预测模型。

极端天气和极端气候通常被定义为历史气候数据上的稀有事件。或者，我们可以依据天气事件对生态系统和人类社会影响的幅度进行分类。2003年的欧洲热浪以及2010年的俄国热浪都满足极端气候事件的条件：该事件在气候上极其罕见[2]；并与此同时，对人类健康和生态系统都产生了巨大的后果。

极端事件可以跨越极大的时空尺度。例如，暴风雨通常是只有短暂的几小时，而干旱却可以持续几个月之久。从空间尺度上来讲，我们可以看到大洲尺度上的极热的夏天和极冷的冬天；同样我们也可以看到只波及到小范围的暴风雨。由此当我们定义极端事件时，其实是很难把握的。难以分辨究竟在极端气候事件中，频度、强度或持续时间哪个因素更为重要，或将三个因素综合起来考虑。

剑桥会议的难题之一就是为极端气候事件下定义[1]。如果能对极端气候事件的特点进行描述的话，那么就可以有效的使用极值理论来对稀有的或大规模的事件的风险进行量化，并确定其发生的可能性是否处于变化中。Francis Zwiers指出，运用极值进行统计发现，最近的一些气温极值分布的变化可归因为人类活动造成的大气中温室气体含量的增加。然而，如何解决同时发生的联合的气候事件在统计上可能性仍旧是一个难题（P. Naveau, IPSL-CNRS）[3]。

依据极端气候事件的影响进行分类可遵照不同的规则。从这个角度来讲，极端事件的结合，如干旱与热浪则需要特别的注意，因为其对生态系统和人类影响的严重程度要远大于其中任何一个独自发生时。极端事件的影响也不一定全是负面，例如在北极生态系统中，从统计学角度来讲，温暖气温就可被称为极端事件了，但它却短暂的促进了生产力。这些影响在全球尺度上是更难以分析的。气候事件的影响取决于各个生态系统对热、冷的实际耐受度，或取决于系统的储水力，以及取决于气候事件在季节周期中发生的时间点。

也许最令人惊讶的是，较长时间内气候变动（无数个小的极值）的累积导致了气候改变，类似的，极端事件可以引起植被的长期改变。一个绝好的例子是，18世纪后半叶横扫瑞典的飓风引起了该地区森林从混交林向松林的长期演变。可是，很难去辨别生态系统的变化是由长期的气候变化引起的，还是由单个的极端事件引起的。另外，单个气候事件可以引发生态系统的内在惯性滞后，促使其发生逐渐演变。

环境基底的动态总是影响着确定一个气候事件是否为极端事件的统计临界点，因为极端事件被定义成相对于参考数据库而言的罕有事件。但当前的罕有事件可能会在将来变得常见，而当前常见的现象在未来可能就很罕见。例如，在对未来的气候的估测中，科学家认为今后欧洲热浪现象出现的频度和强度都将增加，继而对人类生命财产的影响也会增加(E. Fischer, ETH Zurich)。由于此类有害气候事件将变得习以为常，统计学上的显著性将会降低，那么我们就很难再从统计学角度上认定其为极端事件了。在对极端气候事件发生的可能性的模拟上仍然存在争议，争议点主要存在于气候事件发生的时间长度与范围大小。所以我们需要更进一步的研究预测模型的属性以期能更准确的模拟过往极端气候事件中的生态系统因子的变化。

极端气候事件通常都与具体的气候基底条件相关。温暖气候条件下极端事件发生的可能性变化的一个原因是大尺度的气象模式的改变。此外，大尺度范围内极端事件发生的强度可以归因为全球变暖。譬如，当湿度增加时，强降雨会加剧，如2003年对欧洲热浪的研究。总之，不论大气中温室气体浓度增加与否，研究极端气候的相关风险对当前阐明气候变化如何以及在何种程度上决定着特定的极端气候事件都是尤为重要的。

最后，极端气候事件的频度和强度的增加对生态系统的影响是非线性的。更频繁的气候事件可能超出了生态系统的恢复力，并导致生态系统的奔溃与功能的丧失。

剑桥会议在结论中认为，我们对极端气候事件以及该类事件对生态系统和人类社会的影响的重视还有待加强，民众更多的是报以惊异与困惑，以天灾视之。那么学术界就当拿出科学、理性解释为民解惑，并提出预测方案以降低或避免重大损失。

参考文献：略

原文参见：http://www.nature.com/ngeo