大幅打破纪录的气候事件对社会和生态系统构成威胁。气候变化预计会增加此类事件发生的概率，但由于自然变异性和有限的数据可用性，特别是对于观测数据和非常罕见的极端事件而言，量化这些概率具有挑战性。在9月3日发表于《通讯-地球与环境》的一项研究中，由瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）作者牵头的团队，估算了以至少一个工业化前标准差的幅度打破纪录的降水事件的概率。
气候模型模拟和观测中与破纪录降水事件相关的极端降水和气象情况的时间演化。（de Vries et al.《通讯-地球与环境》2024）
除了人为气候变化的长期影响外，自然气候变异性在较短（年代际到多年代际）时间尺度上对气候变量的区域趋势也有很大影响。因此，尽管有气候变化，自然变异性可能导致几十年没有局地趋势或打破纪录。在这样的背景下，气候以突然跃升的方式赶上长期趋势的可能性相当大。该团队对这种跃升的概率进行了评估，并将其称为“打破纪录”。他们在该研究中将破纪录事件定义为以至少一个工业化前标准差的幅度打破（确实打破）历史最大值（记录）的事件，定义为1850-1949年期间的平均标准差。
该团队使用通用地球系统模型第2版大集合(CESM2-LE)，在国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)几个模型的支持下，通过历史强迫和共享社会经济路径(SSP) 3–7.032（一种相对较高的变暖情景），表明了模拟的未来季节性最大降水打破纪录的概率在全球和局地尺度上都会随着气候变化而增加。他们利用极值统计和分析关系分离了平均值趋势和变异性趋势的促成作用，从而得出了一个概念框架，该框架将降水破纪录概率的近期和长期演化描述为分布变化的函数。“我们的主要发现是，变异性的正趋势会导致打破纪录概率在短期内增加，而平均值的陡化趋势则会推动破纪录的概率在长期内增加，”作者们写道。
三个气候学上一致区域的极端降水特征及经验和半分析破纪录概率。（de Vries et al.《通讯-地球与环境》2024）
利用大集合气候模拟和极值理论，该团队确定了打破纪录的经验和分析概率，并发现它们高度一致。他们表明，尤其是在高排放情景下，模型预测到本世纪末，全球几乎所有陆地在变化气候下的降水概率要比在稳定气候下高得多，其中热带脆弱地区的增加幅度最大。该研究证明了，变异性的增加是短期内破纪录降水概率增加的主要驱动因素，并提出了一个框架，其量化了平均值和变异性的综合趋势对极端降水中破纪录行为的影响。
该团队强调指出，他们最重要的发现，在模型模拟和分析近似中都是一致的，就是局地极端降水变异性的增加会导致破纪录概率的快速正响应，而局地极端降水平均趋势的陡化会导致破纪录概率的长期正趋势。
该团队总结指出，极端事件发生概率一般对变异性的变化高度敏感。这与极端降水事件密切相关，因为预计降水的变异性幅度会相对较大。为了改进与适应相关的决策信息，必须对不断变化的气候中极端降水等影响相关指数的变化的变异性预估进行约束。
（文/牛静美）
【参考来源：】
de Vries et al.《增加的极端降水变异性对未来破纪录事件的概率起着关键作用》《通讯-地球与环境》2024（开放获取）
https://doi.org/10.1038/s43247-024-01622-1
https://www.researchgate.net/publication/383702153_Increasing_extreme_precipitation_variability_plays_a_key_role_in_future_record-shattering_event_probability
