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飓风哈维期间,南卡罗来纳直升机水上救援队在德克萨斯州的成员
南卡罗来纳州的直升机的成员在塔斯萨斯飓风哈维期间的德克萨斯州的水生动物救援队。 信用:军用PCF / Alamy股票照片。
客人的帖子
2021年5月17日8:00

嘉宾帖子:从5年极端天气“快速归因”中学到的教训

客人的作者

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05.17.21
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17.05.2021 |上午8:00
客人帖子 嘉宾帖子:从5年极端天气“快速归因”中学到的教训

在极端天气事件发生后不久,一个常见的问题出现了:人为造成的气候变化对其发生的可能性或严重程度有多大影响?

在过去的二十年中,快速发展的领域极端事件归因意味着科学家越来越能够回答这个问题。

但是,执行这些评估并在同行评审期刊中发布它们通常需要一年或更长时间。这意味着在事件结束后才能长时间可用的发现,这只是公共头脑中的遥远记忆。

为了解决这个问题,我们建立了世界天气归因(WWA)倡议。这项由英国、荷兰、法国及其他国家的气候科学家合作开展的研究,旨在在极端事件发生后的几天或几周内迅速量化气候变化的作用。这意味着我们正在提供信息,而这些信息对公众和灾难恢复规划者仍具有高度相关性。

自从我们的第一次研究以来欧洲的热浪在2015年的夏天,我们已经开展了超过30份个人评估.在一篇新的论文中,发表在气候变化,我们回顾我们开发的过程,并讨论了我们学到的一些课程。

过去五年我们主要认识到的是实际的归因评估实际上只是八点一步——这可能是整套设备中最简单的一个。

在这篇文章中,我们来看看这个过程的每一步都涉及到什么:

  1. 触发器:我们应该归因哪些事件?
  2. 事件定义:极端事件的哪些方面最相关?
  3. 观察趋势分析:它有多罕见,如何改变?
  4. 气候模型评价:哪种型号可以代表极端?
  5. 气候模型分析:由于气候变化是什么改变的一部分?
  6. 灾害综合:气候变化的总体作用是什么?
  7. 脆弱性和暴露:此类灾难的其他驱动因素有多重要?
  8. 沟通:我们如何以一种科学可以理解和真实的方式来谈论结果?188bet博彩公司怎么样

1。我们应该归因哪些事件?

地球的纯粹大小意味着极端的天气通常在几乎每天都发生。那么,这些事件中的哪一个归因研究?

在WWA,我们尝试优先考虑所犯的事件巨大的影响或者引发了在社会中的强烈讨论,使答案对大型受众有用。这些通常是红十字会 - WWA合作伙伴的事件 - 问题国际上诉。

有时是小事件靠近家庭甚至气象记录这并没有影响很多人似乎也会产生足够的兴趣来评估。
我们明确地不包括作为触发标准的事件对活动的预期影响。结果是一个事件是不受气候变化影响——或者甚至变得不太可能——在科学上和概率增加的情况一样有用。

2。如何定义事件?

定义事件结果比我们最初想到的更难且更重要。

作为一个例子:第一次出版极端事件归因研究分析了2003年欧洲夏季热浪。它把整个欧洲的季节平均温度作为其事件定义,而其影响是成千上万的人死亡在城市里最热的10天里。因此,我们试图尽可能接近影响来定义事件。

应该指出的是,在实践中,找出在活动期间真正发生的事情并不容易。在下图给出了一个例子,其显示了由于休斯顿周围最高的三天降雨的估计值哈维飓风2017年,来自不同观察系统。

雷达分析(c)可能是最可靠的选择,但数据集只能追溯到2005年。的CPC网格分析(b)只使用即时报告的电台,因而低估事件。卫星分析(d)与其他分析有很大差异。在这里,我们选择了站点数据(a)作为最可靠的长时间序列数据集——许多站点超过100年。

2017年1 - 9月德克萨斯州沿海地区观测到的最大三天平均降雨量
观察到2017年1月至9月沿海德克萨斯州的最大三天平均降雨(MM / DY)。a)Ghcn-d v2雨量仪,b)CPC 25 km分析,c)NOAA校准雷达(最多在8月25日至30日),d)NASA GPM / IMERG卫星分析。资料来源:Van Oldenborgh等。(2017).

3.现在和过去的事件有多极端?

我们使用的观察数据是归属评估的重要组成部分,并为我们提供了两条信息:事件在当前的气候中有多罕见,这在观察到的记录中的变化了多少。

当前气候中的事件的可能性非常重要,可以告知政策制定者这是基础设施应该能够处理的那种极端。例如,洪水瘫痪的雅加达在印度尼西亚于2014年1月原来是由一个“返回时期”的降雨事件引起的 - 也就是说,预期该尺寸的事件的频率是4-13岁。

这是一个不是特别罕见的事件,这表明这座城市对洪水的脆弱性很高。

反过来,2015年12月金奈的洪水由于降雨量造成的降雨量为600至2500年,这意味着该事件可能太罕见,无法预期防御机制在这种情况下持有。

印度金奈,救援人员将人们疏散到安全地点
救援人员将人们疏散到印度钦奈的安全地方。信贷:新华社/ alamy股票照片。

然而,温暖的气候意味着更频繁地看到了具有历史上非常大的回报期的类型的事件。这意味着为过去的气候设计的基础设施可能不堪重负超过预期。

为了计算该事件在观测期内发生变化的可能性,我们将其与一个数学函数相对应,该函数被称为随着全球变暖而变化的“极值分布”。这给出了由于各种影响,包括全球变暖所观察到的事件的概率和严重程度的变化。

4.哪种气候模型适合使用?

仅凭观察结果不能将极端事件的趋势与全球变暖(或对气候的自然影响)联系起来,或将其“归因于”。为此,我们需要气候模型

每个人的气候模型都会有优势和劣势,我们只能使用那些实际模拟极端的那些我们正在调查的位置。

在实践中,我们使用以下三个标准来选择一组气候模型进行评估:

  • 原则上,这个模型能代表我们感兴趣的极端情况吗?
  • 模拟的极端事件的统计数据与观测到的极端事件的统计数据是否一致?
  • 在模型中造成这些极端情况的天气是否与观测结果相似?

由于气候模型不能完全代表现实,我们要求至少两个——最好是更多的模型——足以进行归因分析,以便进行研究。

5.气候变化的作用是什么?

下一步是真正的归因分析。对于每个模型,我们计算人为排放温室气体和气溶胶导致极端事件发生的可能性或强度。

这可以通过两种方式之一来实现。一个方法是运行两套模型模拟——一套针对当前气候,另一套针对没有人类影响的“反事实”世界。然后,我们可以确定有多少极端事件符合我们正在评估的每个集合。这两个世界的统计数据之间的差异,反映出随着全球变暖,极端天气发生的可能性有多大。

第二种方法是使用现有的模拟,例如历史和未来的气候模型从全球运行耦合模型相互比较项目.然后,这些模拟可以用与观测结果完全相同的方式进行分析(见第3点)。

这意味着我们可以估计出发生变化的可能性和严重程度是否因为潜在的驱动因素——比如气候变化——但也包括土地利用变化或模型中包括的任何其他气候强迫因素。在这些模型中,我们知道它们包含哪些作用力(如温室气体和气溶胶),哪些不包含(例如,一些局部反馈),而且我们有比观测数据多得多的数据。

在任一方法下,由于气候变化,该属性步骤从每个模型中提供了每个模型的估计,这是气候变化的极端事件的可能性变化。类似地,该方法可以量化特定概率的事件的强度变化。

6.气候变化的总体作用是什么?

下一步是将观测到的信息和多个模型结合起来,形成一个关于物理极端事件(即危险)的概率和强度如何变化的总体陈述。

这并非无关紧要,需要估计我们认为的模型在描述极端情况方面有多好。部分信息可以从模型的传播中获得,但部分信息必须是基于模型中模拟的极端情况有多真实的判断。

7.脆弱性和接触

与天气有关的灾难是由三个因素组合而成的:危险(极端的气象)、暴露(处于危险中的人们)和脆弱性(人类和生态系统应对危险的能力)。

除了危害外,我们认为在归因研究中讨论脆弱性和暴露是必要的。这些变化不仅与物理极端天气的变化(在前面的步骤中计算出来)相结合,以确定极端天气的影响,而且它们本身可能有显著的趋势。

例如,我们的研究2014- 2015年巴西圣保罗的干旱并没有因为气候变化而变得更严重。然而,我们的分析显示,在过去20年里,城市人口增长了约20%,人均用水量增长更快,但这并没有通过对存储和供应系统进行适当的更新而得到解决。

因此,在这种情况下,脆弱性和暴露的趋势是该城市严重缺水的主要驱动因素。

在创纪录的干旱期间,圣保罗居民通过定量配给获得水
在创纪录的干旱期间,圣保罗居民通过定量配给获得水。资料来源:路透社/ Alamy Stock Photo。

8.如何传达所有这些细微差别?

最后一步是将结果传达给不同的受众。这意味着用科学准确的方式解释这些发现,这对目标受众来说也是有用的和可理解的。

我们发现有三层沟通是必要的,涉及到我们研究结果的三组用户:科学家;决策者和应急管理机构;还有媒体和公众。

在向科学界提交结果时,我们始终发布科学报告,以便为另一个科学家提供足够的细节来记录归属研究,以便能够重现结果。如果对分析有新的方法论要素,我们还承诺将该研究提交到一个杂志,以进行全面审查。

对于政策制定者、人道主义援助工作者和其他非科学专业观众来说,我们发现以书面形式传达归因结果的最有效方式是概述自然科学分析的关键点的简要笔记,188bet博彩公司怎么样详细说明脆弱性和暴露环境,然后提供具体建议的下一步措施,以提高对这类极端事件的应变能力。

最后,为了通过媒体帮助公众,我们通常会准备一份新闻稿和/或网站新闻项目,这些项目传达了该研究的主要发现。除了物理科学结果之外,这些新闻稿通常还提供对促成事件的非188bet博彩公司怎么样物理科学因素的非常简单的,客观描述。

结论

在过去的五年中,我们发现上面概述的步骤使我们能够提供关于极端事件如何 - 并且不受气候变化的影响的强大消息。

通过在几天或几周的时间内做出反应,我们能够在极端事件发生后,即人们最感兴趣和结果最相关的时候,迅速地向关键观众提供可靠的科学结果。

归因研究的结果有助于降低未来极端事件的风险,也有助于提高人们对极端事件的认识在不断变化的气候中的风险上升因此,减少温室气体排放是非常重要的。

重要的是,这些结果是相关的,仅仅是因为这个问题经常被问到——如果它没有得到科学的回答,它就会得到不科学的回答。

van Oldenborgh,G. J.等人。(2021)极端事件归因,气候变化的途径和陷阱,DOI:10.1007 / S10584-021-03071-7

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