本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
隨著德克薩斯州剛剛開始從颶風哈維造成的破壞中恢復，以及美國東南部為颶風艾爾瑪即將到來做準備，人們自然而然地會問：人為造成的氣候變化在這一切中可能扮演什麼角色？
科學家們一直非常願意就這個問題發表意見，但他們通常對應該從中提取的資料持有不同的看法，這有時導致了更多的困惑而不是啟發。部分問題在於，至少有兩種根本不同的方法來解決這個問題，它們反映了不同的哲學方法。
第一種方法是考慮起作用的簡單物理過程以及它們可能扮演的角色。存在某些無可辯駁的聯絡，我們可以立即談論，因為它們已經在總體上而非針對任何特定風暴進行了審查。
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例如，即使我們不能說別的，我們也可以得出結論，海平面上升促成了與近期主要颶風相關的沿海洪水：在2012年桑迪超級風暴中，紐約市炮臺公園附近近一英尺，在颶風哈維中，大約半英尺。紐約市和新澤西州海岸附近看似不大的1英尺海平面上升，使得14英尺的類似桑迪的風暴潮更有可能發生，並導致額外的25平方英里的洪水和數十億美元的額外損失。
這些風暴的強度不斷增加又如何呢？在這方面，科學也相當有說服力。
無論我們是否看到更多的熱帶風暴（這是科學界持續研究的問題），我們都知道最強的風暴正在變得更強，每升高攝氏度，風速大約增加8米/秒。因此，全球、北半球、南半球、太平洋，以及現在的艾爾瑪，在開放的大西洋中，有記錄以來最強的颶風（以持續風速衡量）都在過去兩年中被觀察到，這不太可能是一個巧合。
更強的風暴不僅意味著更具破壞性的風，而且也意味著更大的風暴潮，從而加劇了海平面上升對沿海洪澇的影響。
此外，更溫暖的海洋表面意味著大氣中更多的水分。大氣熱力學的一個基本規則，即克勞修斯-克拉珀龍方程表明，海面溫度 (SST) 每升高攝氏度，空氣中的水分大約增加 7%。全球海面溫度現在已經升高了近攝氏一度，因此，海面溫度比正常水平高出幾攝氏度的情況現在更為常見。異常溫暖的海面溫度促成了2011年颶風哈維和颶風艾琳的洪水威力。
其他聯絡則更為微妙。導致與哈維和艾琳相關的創紀錄洪水的因素之一是風暴移動緩慢，這使得德克薩斯州東部和新英格蘭分別持續降雨。這些風暴的緩慢移動得益於美國南部上空亞熱帶高壓區域的擴大和向北移動的急流，氣候模型模擬預測這是人為造成的氣候變化的結果。還有一些初步證據表明，北極變暖可能有利於中緯度天氣系統的停滯，但這仍處於科學的前沿，仍在研究中。
理解人類活動與極端天氣之間聯絡的第二種方法涉及一種氣候學“CSI”——執行氣候模型的模擬，包括人類產生的溫室氣體增加的影響和不包括這種影響，尋求發現趨勢並將所討論的事件部分歸因於這些增加。早在十年前，氣候科學家們就有一個座右銘：“你不能將任何單一極端事件歸因於全球變暖。”
然而，當政治家和記者開始重複這句話時，科學已經向前發展，以至於我們現在可以在機率意義上歸因於個別事件。例如，如果一個服用類固醇的棒球運動員擊出本壘打的次數增加了 20%，我們不能將某個特定的本壘打歸因於類固醇。但我們可以說類固醇使本壘打發生的可能性增加了 20%。對於此處討論的某些物理過程，可以將大氣中二氧化碳的增加視為風暴的類固醇。
科學家現在經常評估全球變暖如何影響極端事件。雖然這些研究使用了多種方法，但它們都考慮了兩個世界：一個是我們當前的世界，其中人類活動導致溫室氣體增加並導致變暖，另一個是沒有當前溫室氣體引起的變暖水平的世界。大多數研究使用複雜的計算機模型，但有些研究只是將今天的狀況與多年前溫室氣體水平較低時經歷的狀況進行比較。有些評估機率的變化，有些評估強度的變化，這有時會使結果的比較變得困難。另一個缺點是對全球變暖對特定事件的影響進行嚴格的科學評估需要數月才能確定——儘管一些研究小組正在努力解決這個缺點。
這些方法並非不相容或相互排斥——實際上，從哲學角度來看，它們是互補的。從簡單的物理學推理可能會忽略一些細微的複雜性和“反饋”。例如，雖然克勞修斯-克拉珀龍方程表明，海面溫度每升高攝氏度，空氣中的水分大約增加 7%，但這忽略了一些其他可能的放大因素。風暴中更多的水分意味著更多的潛熱，潛在的更強烈的風暴，具有更多的對流和更強的上升氣流，從而導致更多的降雨。
與此同時，歸因方法依賴於氣候模型解決可能將氣候變化和極端天氣事件聯絡起來的所有物理過程的能力，其中一些物理過程可能非常微妙，並且可能無法在當前的模型中完全捕捉到（例如，將大氣行為變化與北極海冰減少聯絡起來的物理學，或動態植被在調節土壤溼度和乾旱中的作用）。在這種情況下，陰性結果——即未能將特定事件“歸因於”氣候變化的影響——可能僅僅反映了該方法的不充分性，而不是缺乏實際的物理聯絡。
我們需要使用工具箱中的所有工具來解決這些科學問題。然而，如果得出結論認為，我們必須等待正式的檢測和歸因研究結果，才能對正在發生的颶風的氣候變化影響發表任何看法，那將是不謹慎的。我們基於物理學知道很多東西，我們應該清楚而立即地說明這些事情，因為它們可以提供見解，幫助指導人們開始恢復併為未來規劃。