全球氣候之變:暴雨洪水為何正變得更加猛烈和頻繁?

2021年08月22日10:34

  原標題:全球氣候之變|暴雨洪水為何正變得更加猛烈和頻繁?

  [編者按]

  新冠疫情之外,另一場對人類影響更為深遠、嚴重的危機——氣候危機正在進一步惡化。今年夏天北美的持續高溫、西歐和東亞的暴雨洪水,西伯利亞、東地中海的森林大火都只是未來的預演。在全球升溫的背景下,未來極端天氣會發展成什麼樣子?我們該做些什麼來迎接這一變化?即日起,澎湃新聞(www.thepaper.cn)將刊發系列報導試圖尋找問題的答案。

  7月12日早上,張蕾一家從布魯塞爾出發去東部的阿登山區露營的時候,天氣還不錯,20多度的氣溫,豔陽高照,這在比利時的夏天已經算很熱了。好天氣讓一行人對即將到來的山區露營興奮不已。

  阿登山區是比利時風景最秀麗的景點之一,面積逾10000平方公里,跨越了比利時、盧森堡和法國默茲河(Meuse River)穀地,平均海波約488米。然而讓“阿登山”聞名於世的,是兩次世界大戰期間這裏多次成為了戰況最激烈的戰場。

  令張蕾一家人沒有想到的是,他們即將遭遇的,是一場席捲了整個阿登山區和附近地區,造成歐洲二戰以來最嚴重傷亡損失的自然災害。

  2021年剛剛過了一半,世界各地接連發生的極端氣象災難引發了人們的關注和擔憂:新冠疫情可能掩蓋了另一場更加深遠、嚴重的危機——氣候危機的逼近。

  從很多方面來看,剛剛過去的2020年都是極端天氣事件頻發的一年:作為有記錄以來最暖的三個年份之一(2016、2019年和2020);從西伯利亞到澳州乃至美國都燃燒著令人恐懼的野火;大西洋上的颶風不論是數量還是規模都創下紀錄;中國長江遭遇了20多年來最嚴重的洪水。

  今年以來,世界各地的極端天氣事件甚至引起了聯合國的強烈反應。8月9日,234位科學家合力完成的第六份IPCC報告向全世界發出了最嚴厲的警告:人類需要為氣候變化負全部責任。並且首次發佈了氣候變化與極端天氣事件之間關聯的研究報告。

  大量科學研究和證據表明,極端氣象災害的嚴重程度和出現頻率都在不斷“刷新紀錄”,而氣候變化正越來越成為背後不可忽視的影響因素。21世紀地球的進一步變暖可能會繼續加劇最極端的天氣事件發生。如果我們不改變我們的認識和行為,不盡快做好準備,將會付出越來越大的代價。

  地球的警報聲正越來越響,我們剩下的時間越來越少。

中國河南鄭州,人們站在挖掘機里在洪水中穿行。
中國河南鄭州,人們站在挖掘機里在洪水中穿行。

  阿登山遇險

  7月13日晚上,雨開始越下越大。到半夜的時候,密集的雨點擊打在帳篷上的聲音已經大到讓張蕾無法入睡。

  好不容易熬到天亮,拉開門簾後的張蕾發現整個帳篷都已浸泡在了水裡。

  雨從13日一早開始下,起初雨勢並不大。張蕾決定照常進山。此後雨一直沒有停,直到晚上雨勢開始逐漸變大。14日早上,管理人員告訴張蕾,由於大雨將關閉整個山區。無奈之下,張蕾一家決定打道回府。

  剛剛駕車離開山區不過5分鍾的路程,張蕾發現一側的公路已完全被山上流下來的洪水覆蓋,車輛只能在專人的指揮下緩慢交替著單向行駛。

  14日晚,張蕾一家終於回到了布魯塞爾。此時,這場同時在德國西部降下的大雨,正在將災難的陰影伸向更多的人。

  根據德國國家氣象局的數據,7月14日至15日的24小時內,因連日降雨土壤已接近飽和的西部地區迎來了約100至150毫米的極端降水,這相當於往常兩個月的降雨量。最終,這場特大暴雨引發的洪水,僅在德國就至少造成188人死亡,上萬間房屋被毀,成為西歐自二戰結束以來最嚴重的自然災害事件。

  感覺“逃過一劫”的張蕾至今仍心有餘悸,“我在比利時生活了18年從來沒有遇到過這樣的大雨和洪水。這是第一次。”“幸虧當時出來了,要再晚幾個小時可能都出不來了。”她對澎湃新聞說。

  隨後幾天,比利時的死亡數字一直在上升,至少41人死亡,數千所房屋被毀。然而災害天氣並沒有就此結束。7月24日,暴雨和洪水在南部又捲土重來,再度引發險情。

  7月17日至23日,河南持續遭遇極端強降雨天氣,7月20日,省會鄭州遭受特大暴雨災害,降雨量突破曆史極值。暴雨造成三百餘人死亡,經濟損失難以計量。

  西歐和中國河南的暴雨洪水就像一個縮影。近十年來,世界各地的科學家們進行的許多研究結果表明,極端降雨和洪災正在變得越來越極端和頻繁。

  聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發佈的第五份報告中得出的結論是,自1950年以來,陸地上強降水事件的數量可能在全球更多地區增加而不是減少(>66%概率),其中北美和歐洲的可能性最高,而北美中部更有嚴重的降水事件趨勢 (> 90%概率)。

  英國氣象局的全球極端天氣統計數據顯示,總體而言強降雨量事件正在全球範圍內增加,這意味著一年中雨最多的日子正在變得更加潮濕。這些短暫而強烈的降雨週期可能導致山洪暴發,對基礎設施和環境造成毀滅性的影響。

  值得注意的是,在極端降雨增加的同時,包括乾旱、高溫等其他極端天氣現象也正在變得越來越頻繁。它們疊加在一起,往往會造成更大的災難。

  澎湃新聞發現,此次西歐洪災中一個沒有引起太多關注的細節是,自2020年12月以來,歐洲船運業媒體就指出萊茵河水位曾多次下降至臨界水平,頻繁出現乾旱和洪水交替的情況。這既為今年7月的洪水慘劇埋下了伏筆,也成為運輸業越來越大的挑戰。歐洲科學家指出,這一變化主要是由於越來越不可預測的天氣模式造成的,其中包括長時間的強降雨、導致乾旱的乾燥條件頻發以及阿爾卑斯山冰川不斷融化。

德國雷奇,洪水災難後,誌願者們正在清理被毀公寓樓
德國雷奇,洪水災難後,誌願者們正在清理被毀公寓樓

  氣候變化的推手

  為什麼越來越極端的降雨正越來越頻繁地發生?

  “今天的天氣模式通常是天氣的偶然性和大氣中溫室氣體大量增加所造成的邊界條件變化的組合。然而對於一些極端天氣而言,如果沒有全球變暖,它們幾乎是不可能發生的。”德國波茨坦大學海洋物理學教授拉姆斯托夫(Stefan Rahmstorf)對澎湃新聞(www.thepaper.cn)說。

  對於極端降水事件,目前科學家們認為主要有兩個原因:氣候變化(變暖)導致大氣中水分的增多以及大氣環流減慢導致的低氣壓持續盤踞不動。

  拉姆斯托夫進一步解釋道,“30多年前,氣候模型已經預測,極端降水將變得更加頻繁,降雨量少的日子將變得更加少。這是物理學的結果:氣溫每升高一度,空氣中飽和水蒸氣含量就會增加7%。然而,溫度每升高一度,地表的蒸發強度只會增加2-3%,這兩者間存在差異。因此需要更多的時間蒸發,使得空氣中水蒸氣含量達到降雨的程度,而在降雨過程中,地表蒸發遠遠低於降水的水量,這也就導致了降雨次數變少但極端事件增加。”

  這也是中國河南近日遭遇的極端降水的部分原因。據中國氣象局的信息,中國南部沿海異常大量的水汽被颱風吹到內陸,雨雲停滯在河南上空的低氣壓漩渦中,形成了一系列緩慢移動的強烈連續暴風雨。

  另一個影響降雨的因素是夏季大氣環流的減弱,這一環流控製著北半球的天氣——當高速氣流變得緩慢而不穩定時,往往意味著熱浪和乾旱(與高壓系統有關)和暴雨洪水(與低壓系統有關)都會變得更加持久。這種現象被稱為“行星波狀模式”(planetary wave resonance)。世界氣象組織稱,今年夏天不尋常的“行星波狀模式”給世界各地帶來了前所未有的炎熱、乾旱、寒冷和潮濕。

  “大氣環流的減弱與近幾十年來北極變暖的程度是世界其他地區的三倍有關。這削弱了從亞熱帶到極地的溫度梯度,正常情況下,我們的天氣模式是從西向東移動的,而現在這個引擎被削弱了。於是,原本是幾天的高溫天變成了持續熱浪,一個 ‘卡住’的低壓會導致連續的降雨。這也是此次西歐暴雨的原因。”拉姆斯托夫說。

  儘管許多因素都可能導致極端天氣事件,但是其中由人類活動造成的氣候變化會帶來多大程度的影響是問題的重點。

  對此,2004年以來,世界各地的科學家們已發表的350多篇經過同行評審的論文顯示,越來越多的證據表明,人類活動正在增加某些類型的極端天氣的風險。在所有極端天氣事件中70%被認為因為氣候變化而變得更嚴重。

  其中81項關於降雨和洪水的研究中,58%的事件中發現人類氣候變化活動使其更可能發生或更嚴重。這與其他一些極端天氣事件如持續高溫相比,比例相對較小。牛津大學地理系統學教授邁爾斯·艾倫(Myles Allen)對澎湃新聞表示:”這反映出降雨和洪水事件本質上更複雜,自然變化因素在許多方面仍發揮作用。同時,其他人為因素,如土地利用和排水設施等,也在極端降雨是否會導致洪水中發揮著作用。”

  拉姆斯托夫也認為,相較於其他極端天氣事件,氣候變化對於極端降水事件增加的影響還不是很大。“因為自然變化比氣候變化的影響更大。因此,我們不能說極端降雨事件是否是全球變暖的結果,但是我們可以說這樣的事件由於全球變暖而變得更加頻繁。”他說。

  更多的研究則更清楚地顯示出氣候變化對極端降水的影響。

  7月6日,加州大學洛杉磯分校的研究人員在《自然通訊》上發表的一項研究表明,自1980年代以來,全球極端降水的統計數據中已經明顯體現出人為引起的氣候變化帶來的影響。通過研究全球氣象記錄,檢查多組觀測到的降水量數據,研究人員發現了人類活動影響極端降水的證據。研究發現,溫室氣體排放和土地利用變化等人類活動是世界各地發生洪水和山體滑坡等極端降水導致的事件的關鍵因素。

  《自然》雜誌的另一項研究顯示,最嚴重的極端降水事件的強度隨著全球變暖而增加。然而,這類事件在變暖的世界中發生的頻率卻不那麼確定。如果這一趨勢繼續下去,今天觀測到的最強降水事件將隨著全球溫度每升高一度而翻一倍。

德國,Kordel洪水過後
德國,Kordel洪水過後

  當“百年一遇”變經常遇見

  極端降雨和洪水事件是否會在未來增加?事實上,科學家所預測的“更極端、更頻繁”的情況可能已經發生了。

  西歐和中國的暴雨和洪災顯示,無論是發達國家還是發展中國家,都會受到極端天氣的影響,而許多城市和人們並沒有做好準備。

  世界資源研究所(World Resources Institute)北京代表處的高級數據顧問、全球水道項目主任羅天一對澎湃新聞表示,自1980年以來,洪水已經在全球造成了超過1萬億美元的損失,而且情況還會進一步惡化。他們的分析發現,到2030年,全球受洪水影響的人數將翻一番。

  “受河流洪水影響的人數將從2010年的6500萬增加到2030年的1.32 億,受沿海洪水影響的人數將從700萬增加到1500萬。這不僅是對人類生命的威脅,也是對經濟的威脅:河流洪水造成的城市財產損失將增加三倍——從每年1570億美元增加到5350億美元。沿海風暴潮和海平面上升造成的城市財產損失將增加十倍——從每年170億美元增加到1770億美元。”羅天一說。

  這種新常態對於我們來說意味著什麼?

  極端降雨的直接風險就是洪水的增加。在城市地區,不透水的路面迫使水迅速流入下水道系統,同時對城市地下交通系統造成嚴重威脅。強降水也增加了山體滑坡的風險,當高於正常水平的降水使地下水位升高並使地面飽和時,斜坡會失去穩定性,導致滑坡。過多的降水還會降低飲用水源的水質,危害人類健康和生態系統。

  羅天一介紹說,“我們建議企業做環境壓力,或者叫氣候壓力的測試。比如說你的工廠遇到了百年一遇的洪水,影響是什麼?根據我們對未來氣候變化,對洪水影響的預期,去做一些最壞的打算。”

  “紐約地鐵曾經做過一個對排水系統的壓力測試,直接往地鐵里灌水模擬極端降水的天氣,以試驗地鐵排水系統的極限承載能力到底在哪裡。”他說。“曾經曆史上的百年一遇可能在未來就是20年一遇,未來如果我們不做改變的話,會更加頻繁地碰到極端天氣,我們付出的代價就會越來越大。”

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