当下，几乎没有任何一次产生了社会影响、和天气有关的极端事件不会引发公众和科学界对气候变化作用的讨论。2024年9月中旬，风暴鲍里斯（Boris）给中欧和东欧带去了前所未有的降雨，导致多人伤亡和基础设施受损。而接下来在西班牙发生的新一轮极端事件，已经引起了人们的担忧。核心问题一次次地被提出：这场灾难是由全球气候变化造成的吗？
由德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所（AWI）团队开展的一项分析显示，如果没有当前的全球变暖程度，鲍里斯带去的降雨量将会减少大约9%。之所以能得出这样的结论，在于一种名为“故事线”的新建模方法。在11月8日发表于《通讯-地球与环境》的研究中，该团队阐释了如何近实时地使用该方法。与此同时，该团队还发布了一款免费在线工具，允许使用者在当前极端天气事件中识别气候变化的痕迹，并创建自己的对比图。
“过去几年里，科学已经能够为气候变化的作用这个绝对合理的问题提供有力的答案，”首席作者之一、AWI物理学家Marylou Athanase说。“早在某一事件发生一到两周后，所谓的概率归因研究就可以用来得出初步结论，即气候变化导致该事件发生的可能性增加了多少。”唯一的问题是，概率往往有些抽象，尤其是当其与具体、特殊的现实世界的事件相冲突时。“这就是为什么我们要采用一种全新的方法：‘故事线’方法，”另一位首席作者、AWI物理学家Antonio Sánchez-Benítez解释说。“从根本上讲，我们应用了‘如果……会怎样？’的情景。在一个没有气候变化的世界里，一场特定的灾难会是什么样子？而如果在一个气候变暖的世界中又会是什么样子？通过将假设情景与现实进行比较，我们能够非常清楚地识别气候变化的痕迹——而且不仅是对于极端天气事件，还对于日常天气。”
“到目前为止，基于事件的故事线研究主要集中于过去的个别极端天气事件，通常落后于实时几个月甚至几年，”作者们写道。“本研究中，我们展示了一个自动化系统的原型，其可持续提供地球上任何地方的故事线归因和天气预估，并且仅比实时时间晚3天——比如像刚刚在欧洲造成毁灭性洪灾、仍然十分突出的风暴鲍里斯这样的事件。”情景对比显示：如果没有全球变暖，鲍里斯降下的雨量会减少约9%。而在现实中，在风暴从地中海东部和黑海向中欧移动的过程中，由于海水温度比工业化前水平高出了大约2摄氏度——这意味着该地区上空空气中水蒸气的比例相应更高，因此风暴的强度得以增强。9%可能听起来不多，但当谈到暴雨的后果时，总是归结为有多少水聚集在地表及其都流向了哪里。
2024年9月风暴鲍里斯的极端降雨的故事线。（Athanase et al.《通讯-地球与环境》2024）
但是，又是如何将主要为长期趋势设计的基于气候模型的模拟与实际的局地天气联系起来？“一个重要的方面就是所谓的‘纳近（nudging）’，”AWI气候物理学家、故事线研究团队负责人Helge Gößling解释说。“气候模型通常模拟一个特定的、准随机的天气条件序列，这与它们的程序所基于的物理定律是一致的。为了识别气候的差异，需要查看平均值和分布是否在很长一段时间内随着相应大量的天气条件而变化。同样，在天气模型中，模拟的条件与几周后的实际情况关系不大；实际天气只能在有限的范围内预测。通过‘纳近’，我们为模型提供实际观测到的风的数据，包括像高空急流这样的现象，并且我们将模型向实际观测到的风微调了一点。这样，我们就能准确地再现真实气候中的真实天气。然后我们改变模型的背景气候，例如通过降低温室气体浓度和调整其他方面来改变为一个不受气候变化影响的世界，并重复实验。”
该团队的故事线模拟基于阿尔弗雷德·魏格纳研究所气候模型(AWI-CM-1-1-MR)。“该模型为国际耦合模式比较计划做出了贡献，从而为IPCC（政府间气候变化专门委员会）最新评估报告做出了贡献——并被证明是最现实的模型之一，”作者们写道。输入模型的风的数据出自欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA5再分析。该团队现在将故事线方法带入了近实时的阶段。故事线模拟每天自动扩展，并通过一个线上工具传播。该工具可在https://climate-storylines.awi.de/免费获取。“分析是在‘实时’上进行的，有三天延迟，之后即可在线查看，”Athanase解释说。“因此感兴趣的使用者可以随时登录，近乎实时地查看全球各地极端事件和日常天气的‘每日气候变化信号’，尽管目前只提供2024年1月1日以后的温度和降水数据。”
“即使在多模型基础上进行，故事线模拟也不能解决环流模式发生频率的潜在变化，”作者们最后指出。“因此，该方法不能取代现有的概率方法，而是对这些方法的补充。即使有可能发生某些（目前很大程度上未知）动态变化，也没有证据表明现有的天气模式会完全消失或全新的天气模式会出现。”
（文/牛静美）
【参考来源：】
Athanase et al.《近实时故事线揭示了气候变化如何加剧了风暴鲍里斯的极端降雨》《通讯-地球与环境》2024（开放获取）
https://doi.org/10.1038/s43247-024-01847-0
https://www.researchgate.net/publication/385657481_How_climate_change_intensified_storm_Boris%27_extreme_rainfall_revealed_by_near-real-time_storylines
https://www.awi.de/en/about-us/service/press/single-view/wieviel-klimawandel-steckt-im-wetter.html
