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2018年夏天，氣候變化的未來成為了現實。高度放大的急流模式在異常長的時間內保持靜止，給地球帶來了前所未有的天氣災難——例如，東亞和北歐前所未有的熱浪和乾旱，加利福尼亞州有記錄以來最致命、損失最慘重的火災季的開始，以及日本自1982年以來最致命的洪水。
極端夏季天氣促成了2018年與天氣有關的數十億美元的災難總數為39起——根據保險經紀人怡安奔福德的資料，這是自1990年以來任何一年的第四高總數。其中有七次數十億美元的乾旱——這是有記錄以來數十億美元乾旱的最高數量（之前的記錄：1999年和2015年各有6次）。2018年乾旱造成的總損失接近330億美元——與1975年以來的全球乾旱損失第五高水平持平。
不幸的是，像2018年那樣的極端急流模式可能變得越來越普遍和極端，這對全球糧食安全構成了重大危險。4月26日，哥倫比亞大學氣候科學家凱·科恩胡伯及其合著者發表了一篇論文，2018年早夏的極端天氣事件與反覆出現的半球波7模式相關，發現2018年的極端事件與一種特殊的“停滯”急流行為模式有關——這種模式在近幾十年中頻率和持續性都有所增加。
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12月9日剛剛發表的一項後續研究，放大的羅斯比波增強了主要糧倉地區同時發生熱浪的風險——同樣由科恩胡伯博士領導——發現，像2018年那樣停滯的急流模式容易給世界多個重要糧食產區帶來同時發生的熱浪和相關的乾旱條件。作者寫道，這些停滯的急流模式可能導致“受影響地區作物產量減少4%，區域減少高達11%。考慮到這些地區對全球糧食生產的重要性，已確定的遠端聯絡有可能加劇多次歉收，對全球糧食安全構成風險。” （遠端聯絡是指在氣象現象之間發生的因果關係或相關性，這些氣象現象發生在很遠的距離）。
在隨附最近論文的新聞稿中，科恩胡伯博士說：“我們發現，當這些全球尺度的風模式存在時，主要農作物產區同時發生熱浪的風險增加了20倍。直到現在，這仍然是糧食系統中一個未被充分探索的脆弱性。在這些事件中，實際上在原本相當混亂的環流中存在著一種全球結構。鐘聲可能會在多個地區同時敲響。”
圖 1. 2003-2007年主要商品作物玉米、小麥、大豆和水稻的平均作物產量（以顏色表示），單位為千卡（基於Ray等人，2012年的資料）。還顯示了在波5（以棕色邊框區域顯示）和波7（以紅色邊框區域顯示）的停滯急流模式期間受熱浪及其相關乾旱影響的區域。受影響的區域包括北美中部的主要糧倉，以及西歐和東歐。受波5和波7影響的區域約佔全球糧食產量的四分之一。美國、法國和俄羅斯生產了世界小麥的42%；對於玉米，僅美國和法國就生產了總產量的57%。來源：科恩胡伯等，2019年，《放大的羅斯比波增強了主要糧倉地區同時發生熱浪的風險》，《自然氣候變化》
地球急流行為的變化
地球大氣層的急流中有一系列波狀的槽和脊，稱為行星（或羅斯比）波，波長數千英里，它們以大約15-25英里的時速從西向東繞地球行進。它們的波長較長，這意味著通常在任何特定時間都有5-10個羅斯比波環繞地球。
科恩胡伯及其同事發現，在1979年至2018年期間，特定波長的羅斯比波，稱為波5和波7——意味著急流中的南北擺動，在地球圓周產生5個或7個峰值和相應的槽——可以鎖定在以可預測區域為中心的對稱大彎曲網格中。波5模式往往會停滯在北美中部、東歐和東亞，高壓脊（及其相關的熱浪和乾旱）位於這些區域；波7模式則給北美中西部、西歐和西亞帶來熱浪和乾旱。
“通常，預計一個地區的低收成會被其他地區的好收成所平衡，”阿姆斯特丹自由大學環境研究所的研究合著者迪姆·庫穆說，他近年來曾合著過幾篇關於極端急流行為的論文。“這些波浪可能導致多個重要糧倉同時減產，給全球糧食生產帶來風險。”
儘管目前的研究並未發現波5和波7停滯的急流模式在1979年至2018年期間的頻率發生了變化，但其他一些研究發現近年來停滯的急流模式有所增加，包括曼等人。（2018年），預計持久極端夏季天氣事件的變化：準共振放大的作用，曼等。（2017年），人為氣候變化對行星波共振和極端天氣事件的影響，以及萊曼等。（2015年），全球變暖下破紀錄的降水事件增加。
邁克爾·曼在2018年10月發表的realclimate.org 帖子中，對這些研究進行了很好的總結，這些研究普遍認為，人類造成的氣候變化可能是導致急流行為發生這種高度令人擔憂變化的原因。曼博士預測，我們未來的氣候可能會導致夏季停滯的急流模式顯著增加，從而導致我們像2018年經歷的那樣，極端破壞性天氣事件的增加。
即使停滯的急流模式的頻率沒有增加，在氣候變暖的情況下，熱浪及其相關的乾旱幾乎肯定會變得更加強烈。當停滯的急流給多個糧食產區帶來強烈持久的乾旱條件時，這種行為將對全球糧食安全構成重大威脅。正如我在2016年的一篇文章中所寫的那樣，糧食系統衝擊：氣候變化對文明的最大威脅，同時襲擊多個糧倉地區的乾旱有可能引發危險的全球“糧食系統衝擊”。倫敦保險巨頭勞埃德在2015年釋出的一份“糧食系統衝擊”報告中概述了一種可能發生的極端全球糧食生產衝擊，其中包括可能導致騷亂、恐怖襲擊、內戰、大規模饑荒和全球經濟嚴重損失的多次乾旱。勞埃德給出的這種情況發生的可能性高得令人不安——遠高於每年0.5%，這意味著未來40年至少有18%的發生機率。科學作家朱利安·克里布在10月份出版的一本非常發人深省的書《糧食或戰爭》中，也對由於氣候變化而導致的嚴峻糧食供應風險進行了非常出色的討論。我計劃在以後的文章中評論這本書。
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