2018年夏天出现了前所未有的一系列极端天气事件，从日本的洪水，到北美、欧洲和亚洲创纪录的热浪，再到威胁希腊甚至北极部分地区的野火。必威官网美国西部必威官网的炎热和干旱导致了史上最严重的加州大火。这是气候变化的面貌，我当时评论过。

一些与气候变化的联系是非常直接的。其中的一个简单的关系所有的大气科学都告诉我们，随着温度的升高，大气中的水分呈指数增长。增加的水分意味着短期内可能会有更多的降雨，即更严重的洪水。具有讽刺意味的是，同样的热力学关系也解释了为什么随着地温升高，土壤蒸发的水分呈指数增长，导致许多地区出现更严重的干旱。夏季热浪的频率必威官网和强度增加，即使是适度的整体变暖(如观测到的大约2华氏度)，也是由于的行为钟形曲线的正“尾巴”，当你移动曲线的中心哪怕是一点点。极端高温和干旱的结合会导致更大规必威官网模、更快蔓延的野火。这不是火箭科学。

但故事还有更多的内容。因为使这些事件如此具有破坏性的不仅仅是气象事件的极端性质，还有它们的持久性。当一个低压中心停滞不前，并在同一地点停留数日，你会得到创纪录的降雨量积累和前所未有的洪水。这就是发生的事情飓风哈维去年和佛罗伦萨飓风今年。这也是发生在日本的洪水今年夏初和夏季降雨记录我们在宾州度过了这个夏天。相反，当高压中心停滞在同一位置时，就像去年夏天发生在加州、欧洲、亚洲甚至欧洲北极地区的情况一样，就会出现创纪录的高温、干旱和野火。必威官网

像詹妮弗·弗朗西斯这样的科学家有联系气候变化导致极端天气事件增多，特别是在冬季，急流和“极地涡旋”相对强烈和活跃。北半球急流的存在是由于温暖的赤道和寒冷的北极之间的中纬度(以北纬45度为中心)温度的剧烈对比。由于冰雪融化和其他因素加剧了极地变暖，北极比地球上其他地方变暖的速度更快，这种对比正在减弱急流正在变慢。就像一条河流在缓缓倾斜的土地上蜿蜒而行，向海洋移动时往往会呈现出宽阔的曲线图一样，当温度对比降低时，高速气流中向东迁移的摆动(称为罗斯比波)的幅度往往会变大。急流波动越大，天气就越极端，波峰与地面高压相对应，波谷与地面低压相对应。急流越慢，这些极端天气在同一地点停留的时间就越长，从而形成更多持续的极端天气。

此外，在夏季，当向极方向的温度对比特别弱时，还会发生一些其他的事情。大气中可以表现得像一个“波导”,捕获波长越短罗斯比波(那些能够适合6到8全波长在北半球的一个完整的电路),一个相对狭窄的纬度范围集中在中纬度地区,阻止他们辐射能量低,高纬度地区。这使得在这个波长范围内的一般微弱扰动通过共振的物理过程加强，在次大陆尺度上产生非常大的波峰和波谷，即异常极端的区域天气异常。这种现象被称为准谐振放大或“QRA”(见下图)。

近几十年来的许多最损害的极端夏季天气事件与QRA有关，包括2003年欧洲热浪，2010年俄罗斯热浪和野火和巴基斯坦洪水（见下文），以及2011年德克萨斯州/俄克拉荷马州干旱。必威官网最近的例子包括2013年欧洲洪水，2016年加州野火，2016年艾伯塔野火，实际上，我们在过去的夏天见证了前所未有的极端夏季天气活动。

随着时间的推移，这些事件频率的增加被认为与北极放大指数(北极和北半球其他地区变暖的区别)相一致，暗示了二者之间的联系(见下图)。

去年，我们(我和一个团队的合作者，包括RealClimate的同事Stefan Rahmstorf)发表了一篇文章一篇文章在里面自然杂志科学报告证明放大的北极变暖模式(“北极放大”)正在减缓高速气流，实际上也增加了QRA事件的频率。这意味着地区极端天气在夏季持续时间更长，而此时的急流已经是最弱的。基于对气候观测和历史气候模拟的分析，我们得出结论，人类对QRA影响的“信号”很可能来自过去15年自然变化的“噪音”。我认为，在2018年夏天，这个信号不再那么微妙。我们的电视屏幕和报纸头条都在实时播放着这场前所未有的半半球极端洪水、干旱、热浪和野火模式。必威官网

在一个后续文章中刚刚发表在AAAS期刊科学推进在美国，我们利用最先进的气候模型模拟研究QRA的未来预测。值得注意的是，由于技术原因，不能直接分析QRA在气候模型模拟中的行为。大多数气候模型都是在纬度或纬度以上的网格分辨率下运行的。描述Rossby波QRA行为的物理特性面临着严峻的挑战，当涉及到气候模型时，因为它涉及到高速气流风相对于纬度的第二数学导数。当您从网格场计算数值一阶导数时，误差会急剧增加，当您计算二阶导数时，误差甚至会增加。我们的计算表明，上述关键术语的平均气候模型误差相对于观测值超过300%。相比之下，对于纬度平均温度，模型的平均误差小于1%，而对于温度的纬度导数，模型的平均误差仅为30%左右。betway体育手机版

最后一个量特别重要，因为QRA事件已经被证明在较低气氛中的温度温度变化方面具有明确定义的签名。通过既有良好的气象关系，称为热风事实上，高空急流风的大小很大程度上取决于低层大气中急流风的平均值。正如我们在上面所看到的，这个量被模型很好地捕捉到了(在很大程度上是因为温度随纬度的变化以及它对温室气体浓度增加的反应取决于物理学，而这些物理学在气候模型中得到了很好的理解和体现)。

顺便说一句，这些发现有更广泛的含义。首先，用于评估当前极端天气事件在多大程度上可归因于气候变化的基于气候模型的研究很可能低估了气候变化的影响。例如，一个基于模型的研究建议气候变化只是使今年夏天欧洲出现极端热浪的可能性增加了一倍。必威官网就像我当时发表评论这个估计可能太低了，因为它没有考虑到我们碰巧知道的作用，在这种情况下，QRA在那次事件中发挥了作用。同样，用于预测未来极端天气行为变化的气候模型可能低估了未来气候变化对持续的夏季极端天气的影响，就像我们在去年夏天目睹的那样。

那么，我们的研究对未来有什么启示呢?betway体育手机版我们发现，如果我们继续简单地向大气中添加二氧化碳，QRA事件的发生率很可能会继续以近几十年的速度增加。但有一个问题:用于未来气候预测的未来排放情景还必须考虑温室气体以外的因素。例如，在历史上，使用比清洁空气法更早的旧煤炭技术会产生二氧化硫气体，这些气体会逃逸到大气中，与其他大气成分发生反应，形成所谓的气溶胶。

这些气溶胶在美国造成了酸雨和其他环境问题，直到20世纪70年代，工厂才被要求安装“洗涤器”，在二氧化硫离开工厂烟囱之前将其清除。这些气溶胶也能反射入射的阳光，因此对它们产生的中纬度工业地区的地表有冷却作用。一些国家，比如中国，仍在使用老式的、更脏的燃煤方式。如果我们继续一切照旧地燃烧化石燃料，但像中国这样的国家转向更现代的“更清洁”的煤炭燃烧，以避免空气污染问题，我们很可能在未来半个世纪看到气溶胶的大幅下降。这样的一个假设是由政府间气候变化专门委员会(IPCC)的“RCP 8.5”scenario-basically,“一切照旧”未来的碳排放的情况下导致超过两倍的二氧化碳浓度相对于工业化前的水平(280 ppm)和大致4-5C (7-9F)的行星变暖的世纪。

因此，在未来几十年的冷却气溶胶中的预计消失在夏季产生了尤其大量的中层温暖（当有最多的阳光开始时，并且因此，最多的阳光反射回到空间）。在各种IPCC气候模型中平均在中纬度地区的含量比在北极 - 换句话说中更加温暖，与北极扩增的相反，即北极放大（见下图）。在本世纪之后，气溶胶消失温室变暖后，再次占主导地位，我们再次看到QRA活动的增加。

那么，是否有希望避免将来夏天像2018年夏天？可能不会。但在情景中，我们在迅速远离化石燃料并稳定温室气体浓度低于450百份以下，给我们大约50％的机会避免2C / 3.6F行星变暖（所谓的“RCP 2.6”IPCC场景）我们发现QRA事件的频率在当前水平仍然恒定。

虽然我们将来可能会遭到争夺2018年的更多夏天，但我们可能会阻止持续夏季天气的进一步增加。换句话说，当危险和损坏的夏天天气极端时，我们的手在我们手中仍然非常多。这只是我们的意志力从化石燃料转变为可再生能源的问题。