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科羅拉多州丹佛市 - 2011年很可能被人們銘記為美國極端天氣之年，德克薩斯州乾旱，密西西比河沿岸洪水，東海岸十月份的異常暴風雪。僅龍捲風就足以使這一年令人難忘，約1270場龍捲風造成544人死亡和250億美元的損失。
這一爆發正在重塑氣候科學，研究人員正在磨練他們預測極端天氣的能力，並將破紀錄的破壞與人類不斷增加的排放聯絡起來。
目標：為政策制定者和地方官員提供更好的資訊，他們必須為變化做好計劃並適應變化。“這是一個快速發展的領域，”英國國家氣象局氣象辦公室的氣候監測和歸因負責人彼得·斯托特說。
斯托特領導了最早將單次極端天氣事件歸因於氣候變化的研究之一：2003年歐洲熱浪，造成4萬人死亡，是自1540年以來有記錄以來最熱的夏天。該研究的結論是，人為影響使該事件發生的可能性增加了一倍以上。
上週，發表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究得出結論，如果沒有全球變暖的額外推動，2010年俄羅斯致命熱浪有80%的機率不會發生。
現在，斯托特和其他研究人員正在將天氣預報技能與開創性的計算機模型相結合，以將個別天氣事件歸因於或聯絡到氣候變化。斯托特說，瞭解氣候變化如何影響天氣越來越被認為是預測自然災害的關鍵，新的研究應該有助於政策制定者預測與極端天氣相關的條件和趨勢。斯托特指出：“歸因和預測之間存在非常強的聯絡，” 他上週在丹佛舉行的世界氣候研究計劃會議上向同事們談到了這些問題。
這些努力正在引導政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的下一步工作，IPCC是由科學家組成的國際機構，負責為全球政策制定者審查和評估大量的氣候研究。下一次IPCC評估報告將於2013年釋出——這是自1990年以來該小組的第五次評估。它將首次包括“預測”——基於實際情況的近期和長期氣候預測——而不是模擬假設情景和碳排放率的“預測”。
科羅拉多州博爾德市國家大氣研究中心氣候分析部門負責人凱文·特倫伯斯說，這種區別是氣候科學和IPCC的進步。
之前的IPCC評估報告引用了並非基於當前或歷史條件的預測。相反，政策制定者得到的是“假設情景”，例如未來氣候可能如何應對未來幾十年的不同溫室氣體排放。特倫伯斯說，結果顯示了兩個假設時間點之間的變化，但它們缺乏與觀測資料相關的起點，並且最終是對未來二氧化碳水平及其後果的推測。
另一方面，氣候模型預測就像天氣預報。它們從當前或歷史時刻開始分析氣候變化。透過獲取更多測量資料和使用新技術，先進的氣候模型更清楚地揭示了大氣如何響應增加的水分、變暖的海水溫度和融化的海冰，所有這些都是碳增加的影響。與預測相比，預測使科學家能夠提供近期氣候預測，這應該有助於政策制定者為未來幾十年的潛在適應措施做好準備。
從預測到預測的轉變部分得益於新一代更強大的計算機模型。蘇黎世瑞士聯邦理工學院專門研究該主題的教授索尼婭·塞內維拉特內說，2007年釋出的上一份IPCC評估報告僅略微提及反饋——可能加劇極端氣候事件的環境過程和相互作用。自那時以來，新的資料開闊了科學家對它們重要性的理解。
塞內維拉特內是IPCC將於本月晚些時候釋出的一份關於氣候變化和極端事件的特別報告的主要作者。她說，該領域的研究“內容豐富，足以進行單獨評估”，並補充說，這尤其受到關注備災和減少風險的官員的關注。
據美聯社報道，特別報告的結論是，科學家“幾乎可以肯定”世界將看到更多的極端高溫，世界上的某些地方將“越來越不適合居住”，美聯社獲得了該報告的草案。草案還得出結論，人為造成的全球變暖至少有三分之二的可能性已經惡化了極端天氣，據美聯社報道。該檔案可能會發生更改，需要得到本月中旬在烏干達舉行的外交官會議的批准。
然而，這些新的氣候預測也存在一些注意事項。
特倫伯斯去年在一家科學期刊上撰文警告同事，更準確地表示氣候變化的承諾將引入新的科學不確定性，這些不確定性是模擬更復雜和現實情況所固有的。正如天氣預報引起了一定的懷疑和不信任一樣，氣候預測很可能代表著氣候科學家面臨新的溝通挑戰——以及爭議和批評的素材，特倫伯斯說。
“這關乎溝通，”斯托特同意道，他是2013年IPCC報告中關於氣候變化的歸因和檢測部分的首席作者。“瞭解極端天氣在不斷變化的氣候的長期圖景中的位置，有助於人們將此置於背景之中，並瞭解這是否會成為未來更常見的事情，因此我們需要更多關注併為這些事情做好更充分的準備。”
斯托特和世界各地少數幾個建模中心的其他科學家正在透過一項名為“氣候相關事件歸因”的新倡議，專注於氣候變化與極端天氣之間的關係。斯托特說，該專案將推動科學家進一步朝著預測極端事件和繪製與氣候變化的相互作用的方向前進。
斯托特說：“目標是能夠開發工具和技能，以便我們知道何時可以充滿信心地提供可靠的評估，並在及時的方式下做到這一點——在特定情況發生後立即做到這一點。” “目前，我們還沒有真正為此做好準備。這在很大程度上是研究模式。我們幾乎還沒有觸及表面。”
本文最初發表於《每日氣候》，《每日氣候》是由非營利性媒體公司環境健康科學出版的氣候變化新聞來源。