我们不能再依赖历史数据来预测极端天气

随着气候变暖，洪水和其他极端天气只会变得更加猛烈和频繁。从历史上看，我们总是能够通过观察过去极端天气发生的频率来预测这些极端天气。但周三发表在《科学进展》上的一项新研究揭示了这些预测中有多少实际上是错误的。研究结果表明，在短短十年内，气候发生了如此剧烈的变化，以至于过去极端天气发生的频率不再是一个可靠的预测指标。

这些预测有助于我们绘制洪泛区地图和设计基础设施，使其能够经受住甚至强烈的风暴。但如果我们的预测是错误的，那就意味着我们不能再根据过去的风暴来规划新的住房、道路和桥梁。越来越多的极端天气——如热带气旋、热浪和暴风雨——将迫使我们改变我们的计划和设计结构，以承受这些变化。

很难理解人类造成的气候变暖对极端事件的影响。大气本质上是混乱的，创纪录的极端事件从定义上来说很少见，因此科学家几乎没有数据点来理解它们。斯坦福大学地球系统科学家诺亚·迪芬博和一组气候科学家将 1961 年至 2005 年的极端炎热、潮湿和干燥天气事件记录纳入气候预测框架。该框架结合了基于历史事件的预测和气候模型，后者将预测的未来变暖纳入其估计中。

然而，在接下来的十年里，人类继续燃烧化石燃料，创纪录的天气事件袭击了世界各地。有记录以来最热的十年中有七年发生在 2006 年至 2017 年之间，2017 年的飓风哈维等巨型风暴造成的破坏比以往任何时候都要大。

考虑到额外的变暖，迪芬鲍希望测试历史数据对近期极端事件的预测能力。他利用 1961 年至 2005 年的数据，推算出 2006 年至 2017 年北半球极端高温、潮湿和干旱的概率。此外，迪芬鲍还利用气候模型，将现实世界中创纪录的热浪、风暴和干旱与过去发生的频率以及基于气候模型的预测进行比较。

迪芬鲍基于历史数据做出的预测在那十年中表现不佳。结果低估了极端事件，尤其是炎热潮湿的事件。与基于历史数据的预测相比，欧洲和东亚的实际极端高温天数至少增加了 50%。与基于历史数据的预测相比，美国和欧洲观测到的潮湿极端天气也比基于历史的预测多 50%。“我非常惊讶，”迪芬鲍说。“我有一种不祥的预感，我的团队在过去几年中一直在开发的框架存在一些缺陷。”

但这不一定是问题所在。该框架在预测 20 世纪后期发生的极端事件时表现良好。但在最近十年，我们产生的额外变暖如此显著，以至于极端天气模式与过去大不相同。与此同时，迪芬鲍测试的气候模型能够准确预测 2006 年至 2017 年期间创纪录事件的频率。“近期未来的气候模型涵盖了实际发生的情况，”迪芬鲍说。“尽管当时它们是未来的预测。”

“诺亚·迪芬鲍的论文很有创意，结合了模型和观测，证明了极端事件的发生概率因全球变暖而迅速变化，”苏黎世联邦理工学院气候科学家埃里希·菲舍尔 (Erich Fischer) 表示，他没有参与这项研究。“这篇论文对风险管理有启示意义。”

迪芬鲍的研究结果对于设计应对气候变化的新基础设施和更新现有结构具有重大意义。现在我们似乎无法仅根据过去的洪水来估计 500 年一遇的洪水事件的概率，而我们过去往往以这种方式进行灾害规划。这些发现表明，我们需要结合历史信息和气候模型来为气候变化下的未来进行设计。

这是因为，虽然气候模型擅长预测大片区域的变化，但它们无法告诉城市规划者流经他们城市的某条河流发生洪水的频率。这些局部事件现在实在很难预测。一些州已经开始努力应对。在加利福尼亚州，2016 年《气候安全建筑法案》颁布，旨在制定新道路、桥梁和其他建筑的规划流程，使其能够经受住气候变化的考验。迪芬巴夫是该法案成立的工作组的成员。他说，我们需要将气候模型的结果与当地历史数据结合起来，以更好地为未来的极端事件做好准备。菲舍尔补充道：“今天的气候以及发生极端事件的几率与 10 年或 20 年前不同。”为了做好准备，我们需要同时利用过去的观察和未来的预测来真正地让我们的城市免受水灾。