Summer 2018 saw an unprecedented spate of extreme weather events,from the floods in Japan,北美洲创纪录的热浪，必威官网Europe and Asia,威胁到希腊甚至北极部分地区的野火。The 必威官网heat and drought in the western U.S.culminated in the worst California wildfire on record.这是面对气候变化，I commented at the time.

这里与气候变化的一些联系非常直接。其中之一最简单的关系在所有的大气科学中，都告诉我们，随着温度的升高，大气中的含水量成倍增加。增加的水分意味着在短时间内可能会有更多的降雨，即更严重的洪水。同样的热力学关系，具有讽刺意味的是，也解释了为什么随着地面温度的升高，土壤的水分以指数形式蒸发得更多，有利于许多地区的极端干旱。夏季热浪频率和必威官网强度增加，甚至适度（例如the observed roughly 2F) overall warming owing to行为of the positive "tail" of the bell curve when you shift the center of the curve even a small amount.Combine extreme 必威官网heat and drought and you get more massive,野火蔓延得更快。It's not rocket science.

但还有更多的故事。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，而是它们的持续性。When a low-pressure center stalls and lingers over the same location for days at a time,你会得到记录在案的降雨量和空前的洪水。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floods in Japan今年夏天早些时候record summer rainfallwe experienced this summer here in Pennsylvania.相反地，当高压中心停在同一位置时，as happened in California,欧洲，Asia and even up into the European Arctic this past summer,you get record 必威官网heat,drought and wildfires.

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，尤其是在冬季，急流和“极涡”相对强劲而充满活力。北半球急流的存在是由于中纬度（中心在45N左右）暖赤道和冷北极之间的温度差异很大。Since the Arctic is warming faster than the rest of the planet due to the melting of ice and other factors that amplify polar warming,对比度在下降，喷射流变慢了.就像一条河流在缓坡上蜿蜒向大海时，往往会出现宽阔的曲流。当温度对比度降低时，急流中向东迁移的摆动（称为罗斯比波）的振幅也会变大。急流中的摆动越大，天气就越极端，其峰值对应于表面的高压，波谷对应于表面的低压。喷射流越慢，这些极端天气在同一地点停留的时间越长，giving us more persistent weather extremes.

Something else happens in addition during summer,when the poleward temperature contrast is especially weak.大气可以表现得像一个“波导”，将较短波长的罗斯比波（那些能在北半球周围的一个完整回路中容纳6到8个全波长的波）限制在以中纬度为中心的相对较窄纬度范围内，阻止它们向低纬度和高纬度辐射能量。这使得在这个波长范围内的一般弱扰动通过共振的物理过程而增强，yielding very large peaks and troughs at the sub-continental scale,即异常极端的区域天气异常。这种现象被称为准共振放大或“qra”，(见下图)。

Many of the most damaging extreme summer weather events in recent decades have been associated with QRA,including the 2003 European 必威官网heatwave,2010年俄罗斯热浪和野火以及巴基必威官网斯坦洪水（见下文）。and the 2011 Texas/Oklahoma droughts.最近的例子包括2013年欧洲洪水，2015年加州野火，2016年阿尔伯塔省的野火的确，去年夏天我们目睹了前所未有的一系列极端夏季天气事件。

随着时间的推移，这些事件频率的增加被视为与北极放大指数（北极和北半球其他地区变暖的差异）相一致。suggestive of a connection (see Figure below).

去年，我们（我和包括RealClimate同事Stefan Rahmstorf在内的一组合作者）发表了an article在自然杂志科学报告 demonstrating that同样的放大北极变暖模式（“北极放大”）减缓了急流，实际上也增加了QRA发作的频率。这意味着在夏季，当急流已经处于最脆弱状态时，区域极端天气将持续更长的时间。Based on an analysis of climate observations and historical climate simulations,我们得出的结论是，人类对QRA影响的“信号”很可能是在过去十年半的时间里从自然变异的“噪音”中产生的。In summer 2018,I would argue,that signal was no longer subtle.它在我们的电视屏幕和报纸头条上以史无前例的全半球特大洪水的形式实时播放，旱灾，必威官网heat waves and wildfires.

In afollow-up article刚刚发表在美国科学院学报上科学进展,we look at future projections of QRA using state-of-the-art climate model simulations.值得注意的是，由于技术原因，我们不能直接分析气候模型模拟中的QRA行为。大多数气候模型都是以纬度或更高一个度数的网格分辨率运行的。The physics that characterizes QRA behavior of Rossby Waves faces a stiff challenge when it comes to climate models because it involves the second mathematical derivative of the jet stream wind with respect to latitude.Errors increase dramatically when you calculate a numerical first derivative from gridded fields and even more so when you calculate a second derivative.我们的计算表明，上述关键术语的平均气候模型误差比观测值高出300%以上。By contrast,模型的平均误差在纬向温度平均值上小于1%，在纬向温度导数上仍只有30%左右。betway体育手机版

最后一个数量尤其重要，因为qra事件已被展示在低层大气温度的纬度变化方面有一个明确的特征。Through a well-established meteorological relationship known as thethermal wind,事实上，喷流风的大小很大程度上取决于低空大气中喷流风数量的平均值。正如我们在上面看到的，这些模型很好地捕捉到了这一数量（很大程度上是因为温度随纬度的变化以及它对日益增加的温室气体浓度的反应取决于人们很好理解的物理现象以及由气候模型很好地表示的物理现象）。

这些发现，顺便说一句，它有更广泛的含义。First of all,climate model-based studies used to assess the degree to which current extreme weather events can be attributed to climate change are likely underestimating the climate change influence.例如，一项基于模型的研究suggested that今年夏天，气候变化只增加了欧洲极端热浪的可能性一倍。必威官网正如我commented at the time,这个估计可能太低了，因为它不能解释我们碰巧知道的角色，in this case,that QRA played in that event.同样地，用于预测极端天气行为未来变化的气候模型可能低估了未来气候变化可能对持续性夏季极端天气发生率的影响，就像我们去年夏天看到的那样。

So what does our study have to say betway体育手机版about the future?我们发现，如果我们继续简单地向大气中添加二氧化碳，QRA事件的发生率可能会以近几十年来的相同速度继续增加。But there's a catch: The future emissions scenarios used in making future climate projections must also account for factors other than greenhouse gases.历史上，例如，使用早于清洁空气法案的旧煤炭技术，会产生二氧化硫气体，这些气体会逸出到大气中，在那里与其他大气成分发生反应，形成所谓的气溶胶。

这些气溶胶在美国引起酸雨和其他环境问题。在20世纪70年代的工厂被要求安装“洗涤器”以在二氧化硫离开工厂烟囱之前除去它。这些气溶胶也反射入射的阳光，因此在工业中纬度地区产生了冷却作用。一些国家，像中国一样，仍在从事老年人，dirtier-form of coal burning.如果我们像往常一样继续燃烧化石燃料，but countries like China transition to more modern "cleaner" coal burning to avoid air pollution problems,we are likely to see a substantial drop in aerosols over the next half century.政府间气候变化专门委员会（IPCC）的“RCP 8.5”方案基本上作出了这样的假设，一种“照常经营”的未来排放情景，到本世纪末，相对于工业前水平（280份/百万）和大约4-5C（7-9F）的全球变暖，二氧化碳浓度增加了两倍多。

As a result,在未来几十年中，预计冷却气溶胶的消失会在夏季中纬度地区产生特别大的暖化（当有最多的阳光照射时，而且，因此，the most sunlight to reflect back to space).各IPCC气候模型的平均值，中纬度地区的变暖甚至超过北极地区，换句话说，the opposite of Arctic Amplification i.e.北极去放大（见下图）。在气溶胶消失后的世纪后期，温室效应再次占主导地位，我们再次看到QRA事件的增加。

所以，有没有希望避免像2018年夏天那样的未来夏天？Probably not.但在我们迅速远离化石燃料并将温室气体浓度稳定在450百万分之一以下的情况下，让我们有大约50%的机会避免2c/3.6f的行星变暖（所谓的“RCP 2.6”IPCC方案），我们发现QRA事件的频率在当前水平上保持大致不变。

While we will presumably have to contend with many more summers like 2018 in the future,we could likely prevent any further increase in persistent summer weather extremes.换言之，当面临危险和破坏性的极端夏季天气时，我们仍然掌握着未来。It's simply a matter of our willpower to transition quickly from fossil fuels to renewable energy.