魏科：气候变化带来蝴蝶效应

魏科，中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心副主任。

7月22日，全球日平均气温达到17.15℃，成为人类历史上有记录以来最热的一天。除了干旱、炎热，暴雨等极端天气也有愈演愈烈之势，中国多个省份的历史雨量极值纪录被刷新。

极端天气与全球变暖之间的关联越来越多地被证实，全球变暖带来的不只是炎热、海平面上升等数十年甚至上百年后才会出现的线性结果，更包括突然到来的干旱、暴雨、洪涝、风暴等近在眼前的极端天气，后者是一种蝴蝶效应。

“我们此前认为气候变化只会影响‘未来’，而那个‘未来’已经到来。”中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心副主任魏科对《第一财经》杂志说。

气候是一个复杂系统，人类赖以生存的生态系统同样也是。这意味着发生在任何系统的变化都会带来蝴蝶效应，其结果是不可预测的。极端天气只是气候变化后的非线性结果之一，更多未曾被广泛预测、认知的后果还包括老年人与儿童的健康、传染病周期、城市建筑与道路设计的不适配、粮食价格、生物多样性，甚至农作物营养水平的改变……

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W魏科

我们已经越过气候变化的临界点

Yi极端天气似乎变得越来越频繁，全国出现40℃以上高温的范围持续增加，洪涝等极端天气现象频发，这是为什么？

W这个夏天的确热得更早，也热得更猛。每一次极端高温有其特定的天气条件，但全球范围内极端高温天气的频繁发生，就是全球气候变暖的体现。

我们首先需要区分“天气”和“气候”的概念，天 气是指短期的气象变化，而气候是较长时间内气象要素的平均或统计状态。在全球变暖这一气候变化的大背景下，极端天气发生的概率会大大上升，这一点在学界已经有了比较广泛的认知。

Yi除了高温，暴雨现象也更加频繁地出现了，这也和全球变暖的背景有关吗？

W全球变暖会使暴雨出现的频率上升。因为温度越高，大气中可以容纳的水汽就会增加，导致降水模式发生变化：在干旱地区，由于温度升高，大气可以容纳更多的水汽，雨更难降下来，干旱会加剧；而在湿润地区，随着大气水汽含量的增加，一旦降水发生，降水量可能会更大，导致洪水发生的可能性增加。这就是气候界所称的“干更干，湿更湿”的现象。

梅雨的模式也发生了变化，之前是缠缠绵绵下一个月左右，而现在梅雨变得更极端，降雨期雨下得很猛，降雨中断后天气会非常闷热，这就是所说的“暴力梅”。

全球变暖之后，寒潮发生的频率会降低，冬天整体会更温和。这听起来是一种让人更舒适的情况，但在整体温度升高的背景下，寒潮前后降温的幅度会更大，人对寒冷的抵御能力也会下降，所以体感上会觉得更冷。

除了温度变化，大气环流也会变得更不稳定。今年南昌出现了人在楼里被大风卷走并坠楼的事件，这就是强对流天气引起的。对流会把来自热带的暖空气集中到极地，把极地的冷空气带到低纬度地区，所以会出现部分地区比北极南极温度更低的情况。

Yi目前具体哪些极端天气现象被证明和气候变化是显著相关 的？

W高温酷暑、暴雨及其带来的洪涝和天气变化的关系已经被广泛证明。此外，变暖之后，台风的强度在增强，强台风越来越多，台风的路径也越来越靠北。2020年8月，有3个台风直接到了哈尔滨，以往东北是几乎不会出现台风的。

除了个别极端天气事件，在变暖的背景下，春季和夏季作为暖季的时长会变长，来得更早去得更晚。

Yi极端天气和全球变暖之间的关系是如何被理解和证明的？

W最早的研究应该是英国科学家Peter Stott在2003年的时候提出的，欧洲在2003年遭遇了热浪，死了7万多人。他们的研究证明全球变暖使得这样的极端天气事件发生的概率翻了一番，这项研究发表在2004年的《Science》。从那时起，这两者关系的研究思路才被打通。

2015年，气候归因组织（WWA）成立，能较为准确地量化气候变化对特定极端天气事件的影响，并将结果快速发表。在这之前，要证明这一关系需要很长的时间。他们的研究思路是模拟两个不同的环境，比较在没有气候变化和有气候变化的情况下，极端天气事件发生的概率差值。WWA已经对全球范围内的热浪干旱、极端降雨、寒潮等各类事件做了归因研究。

天气归因的研究有广泛的社会意义。假如我的房子被水淹了，之前这被认为是自然现象，没有任何人或者机构需要对此负责。但有了归因研究，这一天气事件可能被证明是受到人为气候变化影响，理论上说，受害者可以向那些碳排放多的机构索赔。这在划定责任上还有难度，但长久来看，可能会建立一种气候追责的机制。

Yi学界目前是怎么定义极端天气的？

W学界认定的极端天气是相较于各区域的历史数据超出了划定的阈值的天气情况。各地的数据基准点不一样，对极端天气的认定就不一样。比如南方有些地方超过35℃是极端天气，但对于青藏高原，突破25℃可能就算极端天气了。目前学界和气象部门的认知是比较一致的。公众理解的极端天气更多在事件带来的影响层 面。

Yi 2023年已经是有记录以来最热的一年了，但2024年可能更热。这个趋势会一直持续吗？

W 从长期变化趋势看，未来肯定是会越来越热的，但具体到每一年是否比前一年更高，这个不好判断，因为短期气候情况会受到气候系统的影响，可能出现波动。但长期的走高趋势是一定的。

从现在到本世纪中叶，未来近30年的升温已成定局，这是由之前的碳排放量来决定的。如果2050年能实现碳中和，才有可能逆转这一趋势。我们现在采取的各类减排措施，只能影响2050年之后的情况。

Yi 极端天气的频繁程度能从研究数据体现出来吗？

W 学界对于极端高温、暴雨、台风都有长期的研究，能证明发生频率增加的趋势非常明显。根据联合国减灾办公室发布的《灾害造成的人类损失（2000-2019）》报告，这20年里，极端高温事件的数量增加了232%，洪涝灾害增加134%；风暴增加97%，山火燃烧增加46%，干旱事件增加29%。从数据上不难看出，我们已经全面进入灾害频发的阶段。

Yi 学界有对于极端天气的分级吗？目前的极端天气强度和历史上相比，有什么变化？

W 除了发生频率增加，极端天气的强度也在增加。以前的极端天气可能是下一场特大暴雨，降雨量超过250mm，但现在一场暴雨的降雨量动辄超过400mm，甚至下完了半年、一年的降雨量。我们频繁看到天气事件“破纪录”这样的描述，这就说明强度已经比之前出现过的所有情况更大了，这就是更极端的表现。

Yi 我们现在的天气预报系统，能够对极端天气发出预警吗？

W 目前的天气预报系统已经很先进了，很少错过对大的极端天气的预警。像北京去年的大雨，系统提前好几天就已经发了红色预警。但是防灾减灾不光是天气预报的问题，基础设施建设、社会管理、应急方案等方面都需要跟上。整个社会的现代化水平全面提高了，才能把损失降到最低。

Yi 全球变暖，会给我们所处的环境带来哪些变化？

W 全球变暖会带来一系列连锁反应。海平面上升是一个比较明显的结果，低洼城市的居住环境会受到很大影响。而且，海水入侵会污染地下水，导致土壤盐渍化，影响农业和淡水资源。

除了影响水资源，全球变暖会带来各类农业问题。对于中国北方地区，温度升高有助于减少冷害，但水资源才是限制北方农业发展的首要因素，干旱会极大影响作物产量。一旦农作物减产，区域的物价水平会受到影响，大宗商品的价格出现波动。在我们看不见的地方，气候变化会改变经济结构。除了产量，气候变暖还会导致作物品质发生变化，比如二氧化碳浓度变高会减少水稻的营养。

气候变化也会影响社会稳定。对于有些国家和地区，极端天气频发会使得难民问题加剧、地区冲突增加。气候变化还会加剧社会不公平现象，低收入群体会受到高收入人群更大的影响。比如，在高温天气下，不得不在户外工作的人群承担的风险和生活在空调房里的人并不一样。而且，研究发现，气候变化也会让女性权益受损，让贫穷地区的童婚率增加。

Yi 气候变化会给个人的日常生活带来哪些影响？

W 我们每个人都会受到影响，只是程度不同。首先是健康方面，除了气象灾害对人的直接威胁，温度变化会明显影响儿童、老年人及慢性病人群状况。高温还会提高热射病发生的概率，并对人的心理健康造成影响，燥热很容易让人身心疲惫。

气候变化已经在影响人的生活方式。比如，人很难再在高温天气出行，户外活动的时间会受到限制。沙特在建一个未来的“直线城”，它是分层的，人住在地下，上面是交通，未来住在地下的人可能会越来越多。

对于更广大的普通人而言，气候变化意味着你要承受的风险会增加。不管是日常出行、去山里旅游，还是开车上班，我们遭遇极端天气的可能性都增加了。

2020年是“气候危机元年”

Yi 现在气候变化的话题越来越多地被提起，在你看来，这个话题是什么时候开始被广泛关注到的？

W 我之前提出了一个概念，将2020年称为“气候危机元年”。有人认为，气候变化带来的后果是未来才需要面对的。我提这个起点就是想让大家意识到，那个“未来”现在已经来了。

之所以说是2020年，除了暴雨等极端天气当年就已经频繁出现，还有两个契机。在当年的联合国气候大会上，联合国秘书长古特雷斯呼吁各个国家进入到“气候紧急状态”，也是在这一年，中国明确提出了“双碳”政策。现在，我还是坚持这个判断，因为在2020年之后的每一年，我们都在频繁地面对各类极端天气事件，我们面临的考验越来越严峻。

2022年夏季，上海最高温7次突破40℃，上海市气象局罕见地发布了7次高温红色预警，而从华北到长江流域、华东和华南的广大地区连续出现自1961年以来最强高温，重庆的最高温度甚至达到45℃，多地还出现了停电停水。越来越多人感受到自己的生存状况受到了天气的影响。

Yi 有人认为，气候长期以来都是变化的，以前变化过，以后也会变，现在的变暖很正常，你如何看待这种观点？

W 这是很典型的反气候变化的观点，在各类反气候变化的观点里长期排名第一，甚至国内外很多学者也无法区分古气候变化和现在的气候变化情况。

地球历史上确实出现过多次“冰期-间冰期”的变化，以及与之相伴的全球冷暖交替，并且在地球绝大多数历史中，全球温度都远高于现在。但是，古气候变化发生的时间跨度非常长，古新世-始新世极暖期（距今约6500万至5300万年之间）算是地球历史上升温迅速的时期，在3000到20000年里，二氧化碳浓度平均增速为每年0.04至0.42ppm，全球温度升高4℃到7℃。而在2010年至2020年，二氧化碳平均增速达每年2.5ppm，1970年到2010年，地球升温的速度是每10年增加约0.18℃。目前，我们面临的升温速度是每10年增加0.3℃左右。

这种速度的差别相当于“人活两周就死”和“人活百岁会死”，对于后者，绝大多数人会坦然接受，不会影响生活，对于前者则需要马上采取措施。

Yi 目前持反气候变化观点的人还多吗？

W 气候变化本来是气候研究的科学问题，但气候应对行动涉及广泛的利益方，使得这一问题突破了科学领域，成为各方力量的争夺点。围绕气候变化的战争始于30年前，并一直蔓延至今。

反气候变化的声音并不是零散的，而是“全副武装”的。1988年国际成立政府间气候变化委员会（IPCC）的时候，国际石化组织也成立了名为“全球气候联盟”的组织，成员包括国际知名的石化公司、汽车公司。这类组织多年来一直非常活跃，通过资助一些所谓的“科学家”，传播“全球气候并没有变暖”“全球变暖是无良科学家的阴谋”等观点，造成公众的认知混乱。

这一舆论战争的转折点是IPCC第六轮评估报告的发布，其中用了“毋庸置疑”（unequivocally）来描述人类活动对气候变化的影响，让反气候变化的伪科学失去了基础。此外，年轻人开始崛起，他们拒绝忽悠，在世界各地发起环保运动。现在，极端天气事件频发，越来越多人恍然大悟，反气候变化可能只是一门生意。

Yi 用气候工程这种人为的方法改造气候变化，可行吗？

W 气候工程的研究已经持续了20年，提出的方法包括太阳辐射管理和碳捕集与封存。但这些方法都还停留在理论层面，可行性和伦理问题仍有争议。

太阳辐射管理的目标是减少到达地球的太阳辐射，从而降低地球温度，方法包括在太空部署大型反射镜面，以及模拟火山爆发向平流层注入硫酸盐气溶胶以增加反射率等。暂且不论第一种方法是否有效，仅部分地区可能会因此失去阳光这一伦理问题，就可能让全世界陷入无休止的争执；后一种则可能会引起臭氧的大幅度损耗，增加到达地面的紫外线辐射，带来副作用。

碳捕集与封存的思路是从大气中吸收二氧化碳，架设巨型的空气净化器。这种方法面临的主要问题是成本高昂，吸收量是否多于因制造大型吸收设备排放的量也有待验证。此外，以上方法能吸收的二氧化碳量与人类活动排放的总量相比，几乎可以忽略不计。