3月底以來，江西省頻繁遭遇強對流天氣，局地大風(fēng)超過12級，造成南昌縣居民被大風(fēng)吹落墜樓，高溫高濕環(huán)境增加了江西強對流天氣的發(fā)生概率。4月起，廣州開始部署應(yīng)對極端天氣的人員轉(zhuǎn)移工作，22日至23日，粵西和珠江三角洲大部分市縣經(jīng)歷大雨到暴雨，廣州多區(qū)刷新了4月降雨量歷史紀(jì)錄。
“放在全局背景下看這些極端天氣，就能夠理解全球變暖的威力。”中國科學(xué)院大氣物理研究所季風(fēng)系統(tǒng)研究中心副主任魏科在接受界面智庫采訪時說。
4月16日，阿聯(lián)酋人口最多的城市迪拜遭遇暴雨，24小時的降雨量相當(dāng)于過往兩年。阿聯(lián)酋國家氣象中心確認(rèn)，該國經(jīng)歷了1949年有記錄以來的最強降雨。氣候?qū)W家分析，全球變暖使得大氣層像海綿般吸收了更多水分，以更極端的暴雨形式釋放。
甚至北京地區(qū)柳絮飄揚帶來的氯雷他定購買需求，也和全球變暖有關(guān)。3月23日，北京花粉濃度達(dá)到7792粒/千平方毫米的高峰，是花粉濃度“很高”等級標(biāo)準(zhǔn)（800粒/千平方毫米）的近10倍。北京大學(xué)環(huán)境健康微信公眾號撰文稱，科學(xué)研究人員觀察到，過去幾十年來，氣候變化可能導(dǎo)致花粉產(chǎn)量增加，或增強其致敏性。大氣中二氧化碳水平的升高使得過敏原植物生長更快、生長期更長；另一方面，極端天氣事件、空氣污染都會加劇花粉對過敏人群的影響。
魏科表示，如果不出意外，今年全年的氣溫有可能打破2023年的紀(jì)錄，成為有記錄以來全球最暖的一年。從趨勢看，今年的1、2、3月氣溫都打破了歷史紀(jì)錄，雖然科學(xué)家們預(yù)測，去年延續(xù)至今的厄爾尼諾現(xiàn)象可能在4、5月份結(jié)束，但魏科認(rèn)為，由于存在春季預(yù)報障礙，在4、5月份之后的氣候走勢還有不確定性。
今年厄爾尼諾是否會結(jié)束？拉尼娜如果到來會有什么影響？全球變暖是否在打破溫鹽環(huán)流給地球氣候帶來重大改變？我國的氣象預(yù)警技術(shù)未來將如何發(fā)展，幫助我們提前應(yīng)對極端天氣的到來？就氣候變化帶來的極端天氣以及未來應(yīng)對方案，界面智庫最近專訪了魏科。魏科主要研究平流層-對流層相互作用、東亞季風(fēng)、極端氣候災(zāi)害，最近也在關(guān)注人工智能在氣象預(yù)報中的應(yīng)用，以及地球工程的風(fēng)險。
以下為采訪內(nèi)容，編輯時有刪減：
界面智庫：開春以來全球極端天氣頻發(fā)，包括迪拜、四川、廣東的暴雨，江西南昌的強對流天氣，如何理解極端天氣事件頻繁出現(xiàn)？
魏科：迪拜最大暴雨應(yīng)該是24小時內(nèi)降雨量達(dá)到254毫米，可能超過迪拜兩年的降雨量，對于熱帶沙漠地區(qū)，確實是非常極端的氣候。最近南方暴雨確實也很多，除了四川和廣東，全球其他地方的暴雨也很多，比如新西蘭南島遭遇強降雨，另外一些地區(qū)則在經(jīng)歷更嚴(yán)重的干旱。放在全局背景下看這些極端天氣，就能夠理解全球變暖的威力。
我們講了很多年全球變暖，一個最重要的特點就是會讓極端天氣越來越頻發(fā)。
界面智庫：歐洲氣候監(jiān)測機構(gòu)哥白尼氣候變化服務(wù)局發(fā)布公報，今年1、2、3月，都是全球有記錄以來最熱的月份，同時海面溫度也創(chuàng)新高。這意味著什么？2023年已經(jīng)是有史以來最暖的一年，今年還會創(chuàng)紀(jì)錄嗎？
魏科：哥白尼氣候變化服務(wù)局時刻在監(jiān)測全球氣候的走勢，今年1月到3月，延續(xù)了去年的變化特征，從去年4-5月份開始，全球的溫度、海表的溫度升高，以及南極海冰的面積減小，這三項指標(biāo)都大幅度超過歷史同期。這一方面是全球變暖的影響，另一方面是因為從去年開始，發(fā)生了厄爾尼諾現(xiàn)象（指太平洋東部和中部的熱帶海洋海水溫度異常升溫），兩者相互疊加，確實對全球的溫度起到火上澆油的效果。
從目前的走勢來看，今年很可能會再創(chuàng)紀(jì)錄，因為從去年4月份才開始出現(xiàn)全球溫度超過歷史溫度，而今年一開春溫度就開始創(chuàng)紀(jì)錄。1、2、3月份溫度都非常高。唯一不確定的就是赤道東太平洋的厄爾尼諾今年有可能會結(jié)束，而厄爾尼諾結(jié)束后海表溫度是回歸正常還是變成拉尼娜現(xiàn)象，還有不確定性。
厄爾尼諾的預(yù)測有春季預(yù)報障礙，目前學(xué)界的預(yù)測不是很一致，要在春天過后，海表溫度的走勢才能明朗起來。春季是不同走向的分岔路口，各種趨勢都不太明朗。春季預(yù)測是海文預(yù)測中非常難的任務(wù)。
今年1-3月份的破歷史高溫，是去年厄爾尼諾現(xiàn)象的延續(xù)，按照之前的預(yù)測，厄爾尼諾到今年4、5月份基本會結(jié)束，而結(jié)束之后的走向?qū)τ诮衲暾w的溫度來說就非常重要，決定了今年是否會是史上最暖一年，超越2023年。目前這個可能性是很大的。
界面智庫：中國氣象局預(yù)測夏季可能進(jìn)入拉尼娜狀態(tài)，拉尼娜到來會對我國今年的氣候有什么影響？
魏科：從全球來說，拉尼娜到來會讓全球溫度的增暖趨勢得到短期的抑制，那2024年全球的溫度可能不是史上第一就是第二。對于我們國家來說，拉尼娜帶來的影響，按照之前的統(tǒng)計規(guī)律，會使冬天稍微偏冷一些。我們經(jīng)常說拉尼娜到來之后冷冬現(xiàn)象會比較多，但這兩者并不是一一對應(yīng)的關(guān)系，是弱相關(guān)關(guān)系。如果出現(xiàn)拉尼娜，主要是對今年冬季和明年的影響，對今年夏天的影響不是很明顯。
在過往的氣候記錄里，在厄爾尼諾之后是否會迎來拉尼娜，不確定性比較大。有三種發(fā)展方向：厄爾尼諾后變成拉尼娜，厄爾尼諾后變成中性，以及厄爾尼諾持續(xù)發(fā)展。三種情況彼此之間的概率差不是特別大，厄爾尼諾轉(zhuǎn)成拉尼娜的概率稍微高一點。
但厄爾尼諾和拉尼娜兩者帶來的影響并沒有說誰更好些，它們的到來都會對全球氣候造成影響，導(dǎo)致風(fēng)調(diào)雨順的概率減少。并且，拉尼娜也不會改變?nèi)驓夂蛏郎貛順O端天氣頻繁的情況。
界面智庫：有研究稱，大西洋溫鹽環(huán)流（AMOC）正接近臨界點，而這個臨界點一旦被突破，將使地球進(jìn)入冰河世紀(jì)。您怎么看這種說法，以及AMOC突破臨界點的可能性？全球變暖在如何威脅經(jīng)向溫鹽環(huán)流？
魏科：首先，哪怕大西洋的溫鹽環(huán)流中斷，也不會帶來冰河時代，這是很明確的。因為溫鹽環(huán)流最主要是給北大西洋和北美地區(qū)帶來較多熱量，讓這些地區(qū)比我們國家同緯度地區(qū)溫暖得多，呈現(xiàn)出海洋氣候。如果溫鹽環(huán)流中斷，帶來的影響主要在北美和歐洲降溫幅度比較大，對全球氣候的影響不會特別大。
第二，關(guān)于溫鹽環(huán)流中斷的預(yù)測，至少在2021年之前，學(xué)界認(rèn)為至少要到本世紀(jì)末才會發(fā)生，并且很有可能溫鹽環(huán)流不會減弱到要中斷的程度。但是從去年到今年，開始有幾篇比較重要的研究認(rèn)為，溫鹽環(huán)流可能在2050年前發(fā)生中斷。
當(dāng)然，作出前一個預(yù)測時大家用的是間接指標(biāo)如海洋溫度來衡量環(huán)流，不確定性比較大。今年的研究，直接用到洋流的分析，確實顯示溫鹽環(huán)流有一定程度減弱。
就我個人判斷而言，第一，相比陸地上的氣溫觀測、對海洋里的溫度和鹽度觀測，關(guān)于溫鹽環(huán)流實際觀測的時間還沒那么長，不超過20年。因此基于觀測記錄的研究會有不確定性，還需要持續(xù)監(jiān)測。但目前的記錄至少說明了一件事，即全球變暖之后，帶來的影響比科學(xué)界最初預(yù)想的還要快。所以我們在討論氣候變化的時候，可能還需要以比較極端的預(yù)測來判斷。
界面智庫：我們現(xiàn)在對氣候變暖帶來極端天氣的研究，是否足以提前預(yù)警所有的極端天氣并作出應(yīng)對？我國極端天氣預(yù)警還面臨怎樣的挑戰(zhàn)？
魏科：目前全球的發(fā)達(dá)國家，以及氣象上比較發(fā)達(dá)的國家包括我們在內(nèi)，對尺度范圍較大的極端天氣，預(yù)警水平都不錯，一般能提前兩到三天預(yù)警一次大的極端天氣的發(fā)生。包括迪拜，當(dāng)?shù)靥崆耙粌商煲呀?jīng)作出了預(yù)警，判斷會有非常大的暴雨。問題是暴雨的具體落點，什么時候發(fā)生在什么地方，到底會下多少，這些事情的預(yù)測還有一定難度。另一方面，對于一些突發(fā)性的、小范圍的極端天氣，目前預(yù)報和預(yù)警還是有一定難度，跟人們的需求有一定的距離。
江西的強對流天氣是大范圍的極端天氣，但很難預(yù)測最強的對流區(qū)域出現(xiàn)在什么時間、什么位置，雨有多大、風(fēng)有多大。就像天氣預(yù)報里經(jīng)常會說，局部地區(qū)有什么天氣變化，只能給出大概的位置。
從一年特定月份和季節(jié)來說，極端天氣常態(tài)化已經(jīng)是業(yè)界共識。我們國家不同季節(jié)、不同月份的災(zāi)害也是，比如現(xiàn)在這個時間雨帶在華南，屬于華南前汛期，到6月份，雨帶主要在長江流域，梅雨比較多，6月份以后到7月，雨帶主要位于華北地區(qū)和東北，就是我們說的七下八上的華北和東北雨季，7月以后南方的臺風(fēng)天氣會比較多。這是我們國家氣候的常態(tài)，在這個常態(tài)上，各種天氣會更加極端化。
界面智庫：從您的角度看，我們應(yīng)對氣候變化的能力這兩年有哪些進(jìn)展？現(xiàn)在有什么技術(shù)工具可以提高極端天氣預(yù)警的準(zhǔn)確性？
魏科：預(yù)警一方面靠的是監(jiān)測，就是我們熟知的雷達(dá)和衛(wèi)星監(jiān)測，當(dāng)然還包括地面監(jiān)測站。過去這些年，我們國家的衛(wèi)星和雷達(dá)技術(shù)確實突飛猛進(jìn)，在新聞上也能看到風(fēng)云系列的衛(wèi)星數(shù)量越來越多，精度越來越高。我們國家多個波段的雷達(dá)越來越多，所以在監(jiān)測方面水平越來越高了。除了監(jiān)測，還有預(yù)警和預(yù)報。我們國家現(xiàn)在數(shù)值天氣預(yù)報也有很大的進(jìn)展，預(yù)報的精度越來越高。從以前幾十公里甚至上百公里的精度，提高到50公里、10公里左右，已經(jīng)非常精確了。對臺風(fēng)路徑的預(yù)測也越來越準(zhǔn)確，相信科技的進(jìn)步會給我們帶來更多更高水平的防災(zāi)減災(zāi)工具。
精準(zhǔn)度如何實現(xiàn)呢？過去幾十年，天氣預(yù)報是一場“靜悄悄的革命”，“靜悄悄”是指在我們所有人眼皮底下發(fā)生；“革命”是指它不斷地升級。我們前面提到的監(jiān)測手段，能保障我們有越來越精確、海量的數(shù)據(jù)，另外一方面，數(shù)值預(yù)報的模型一直在發(fā)展，超級計算機的進(jìn)步，讓我們可以運行非常難、運算量非常大的模型，算得更好，提早提交預(yù)報的結(jié)果。這些都是很大進(jìn)展。
從去年開始，人工智能天氣預(yù)報的發(fā)展給我們提供了一種可能性，人工智能在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用，也是一場革命。
數(shù)值預(yù)報是過去70年我們最重要的預(yù)報工具。把大家認(rèn)可的大氣運動的所有物理規(guī)律，用一個非常巨大的數(shù)學(xué)方程式來表達(dá)，把大氣流體動力學(xué)的方程式，轉(zhuǎn)化成計算機的語言、計算機的代碼，稱之為數(shù)值預(yù)報的模式。用這個數(shù)值預(yù)報的模式，輸入現(xiàn)在的天氣狀態(tài)來往后計算未來24小時、48小時或72小時的天氣。現(xiàn)在人工智能天氣預(yù)報不需要這個模式，而是基于歷史數(shù)據(jù)來訓(xùn)練出一個模型，可以得到未來的天氣是什么樣的。
人工智能是基于數(shù)據(jù)的，取決于你給它什么樣的數(shù)據(jù)，還取決于你怎么去訓(xùn)練它。人工智能要借鑒數(shù)值預(yù)報，數(shù)值預(yù)報也需要借鑒人工智能，最終可能會相互融合并發(fā)展。
去年《自然》雜志（Nature）上發(fā)了一篇文章是講華為發(fā)布的盤古大模型，用來做天氣預(yù)報，發(fā)布時間比谷歌去年11月在《科學(xué)》（Science）雜志上發(fā)布的天氣預(yù)報AI還要早一點。和國際上相比，我國氣象領(lǐng)域的人工智能應(yīng)用基本處于同一個階段。
預(yù)警方面我覺得最大的挑戰(zhàn)，除了政府部門和氣象部門發(fā)預(yù)報和預(yù)警之外，是公眾在接收預(yù)警信號之后的反應(yīng)。目前我們在防災(zāi)減災(zāi)知識的推廣和科學(xué)普及方面還不足。比如去年7月北京已經(jīng)發(fā)布暴雨紅色預(yù)警了，社區(qū)工作者挨家挨戶勸大家離開，也有人覺得沒事，不愿意離開。還有人暴雨天去山里面涉險，對天氣風(fēng)險和自身安全估計不足。
另外，在增強適應(yīng)性方面，我們目前所有城市的大部分建筑，是適應(yīng)以前的標(biāo)準(zhǔn)、以前的氣候。未來氣候逐漸極端化，比如每天每年有30天的高溫天氣，很多天溫度都在40度以上，每隔幾年出現(xiàn)一次像鄭州這樣的特大暴雨（2021年7月），那目前的城市布局和防災(zāi)減災(zāi)的措施和標(biāo)準(zhǔn)不見得適應(yīng)未來，包括水電系統(tǒng)、建筑的防溫隔熱系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)都還比較低。城市的建設(shè)和規(guī)劃需要為適應(yīng)未來的極端天氣做好準(zhǔn)備工作。這當(dāng)中的工作量非常龐大。
界面智庫：氣候變化對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展、生物物種生存產(chǎn)生哪些影響？
魏科：這個問題涵蓋好幾個學(xué)科領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)方面，很多人認(rèn)為溫度升高之后，我國一些高緯度和高寒地區(qū)環(huán)境會改善，有利于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展，但實際上影響比較有限。雖然對有些地方確實有影響，但高寒地區(qū)一般是山區(qū)，環(huán)境比較惡劣，即便溫度升高，對于可耕農(nóng)田面積擴(kuò)展仍然非常有限。隨著極端天氣會越來越多，對于我國目前已經(jīng)有的廣大的農(nóng)業(yè)種植面積，可能會出現(xiàn)更高頻次的極端干旱、極端暴雨，威脅到已有農(nóng)業(yè)。兩相權(quán)衡后，總體還是損失更多一些。
另外，農(nóng)業(yè)的發(fā)展除了要有適宜的溫度，還需要適量的降水，高寒地區(qū)即便溫度上升，降水量不一定能跟得上，也不利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展。溫度增加后，土壤表面的蒸散發(fā)會增加，北方地區(qū)的干旱可能加重。所以需要綜合評估影響，而不是只從可種植面積方面來下結(jié)論。
生物物種多樣性，也有幾個挑戰(zhàn)。首先，我們國家過去幾年對于物種的保護(hù)工作有很大進(jìn)步，而氣候變化會對很多地方的生物造成影響。比如2021年云南大象離開出走，當(dāng)時有很多解釋，我們的研究指出，大象出走是因為西雙版納地區(qū)發(fā)生了非常嚴(yán)重的干旱，大象出走是迫不得已。對于其他物種來說，比如大熊貓喜歡比較濕冷的環(huán)境，他們的皮毛非常厚，隨著未來溫度升高，大熊貓的生活環(huán)境可能變得又濕又熱。還有青藏高原上的物種，比如雪豹，生存環(huán)境也面臨挑戰(zhàn)。隨著雪山越來越少，雪豹的生存環(huán)境也會越來越有限。所以氣候變化和極端天氣會影響各種動物的生存環(huán)境，對于有些動物來說可能是致命性的影響。
另一個需要關(guān)注的是，隨著溫度升高，一些熱帶的蟲媒傳染病會向中高緯度擴(kuò)展，帶來健康威脅。像蚊子攜帶的登革熱病毒等，還有入侵物種可能帶來的嚴(yán)重影響。關(guān)于冰川融化帶來病毒的說法，目前挖掘出來的一些病毒確實還存有活性，但還沒研究證明哪一種病毒復(fù)活會導(dǎo)致在人類中傳播的風(fēng)險。
界面智庫：關(guān)于氣候變化，現(xiàn)在學(xué)界比較熱點的研究議題是什么？
魏科：我們一直在呼吁要做好氣候變化減緩工作，減少二氧化碳排放量，用新能源替代傳統(tǒng)能源，用轉(zhuǎn)型工藝、新工藝來替代傳統(tǒng)工藝。除了減緩，學(xué)界近些年開始越來越多地呼吁做好適應(yīng)工作，應(yīng)對氣候變化。災(zāi)害肯定是無法避免，那要做好基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、做好人的教育，防災(zāi)減災(zāi)知識的普及等，盡可能減少氣候變化帶來的損失。
我個人最近比較關(guān)注的是氣候變化的Plan B，也就是氣候工程（或稱地球工程），通過工程性的方法改造氣候變化。比如在平流層噴入硫酸鹽氣溶膠，模擬火山噴發(fā)，在我們上方十公里以外制造一個類似火山灰現(xiàn)象的反射區(qū)域；還有向高空撒鹽讓云變得更亮，反射太陽光，或者給地球加面鏡子；還有通過海水霧化，人工造云；或者向海洋里施一些鐵肥，讓海里的浮游植物生長，吸收大氣中更多的二氧化碳；還有簡單粗暴地把地面、屋頂刷白增加反射。
我最近在關(guān)注這些方案可能帶來的負(fù)面影響。另外，我個人是研究動力學(xué)的，所以比較關(guān)注，當(dāng)這種極端天氣像極端暴雨、極端干旱發(fā)生時，除了受外界影響，這些氣象是否會自我加強，這點我還在研究。
