刚刚过去的6月，我国北方遭遇"酷热烤"，南方经历了"暴力梅"。"南涝北旱、旱涝并发"，气象灾害波及多地。
放眼世界，近年来，极端天气事件不仅频发，而且越来越不合时宜，出现了沙漠暴雨、高纬度地区酷热、夏季降雪等紊乱现象，不禁让人联想到科幻小说《三体》中的"乱纪元"。
尽管在地球长达数十亿年的历史中，曾发生过数次气候模式巨变，但这些转变通常由超级火山喷发、小天体撞击、地球公转轨道变化等外部因素驱动。如今的气候模式紊乱却是由人类活动快速驱动的，这在过去从未发生过。当极端愈发极端，依赖历史数据的天气预测失灵，人类该如何应对？
——编者
2020年12月12日，联合国气候雄心峰会召开，联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯向全球发出呼吁：各国应宣布进入气候紧急状态。当时，笔者就认为一个新的时代到来了，并将此称作"气候危机纪元"时代。从2020年算起，2024年已经进入了"气候危机纪元"第五年。
气候危机纪元时期最主要的特征就是极端天气频发，且强度越来越强，创纪录的天气事件越来越多。更值得警惕的是，越来越多极端天气事件在不常出现的地区、时间出现，有些异常过程还会以我们料想不到的方式出现。这是否预示着地球气候系统即将进入不按常理出牌的"乱纪元"？
每一次极端天气发生都会引发严重的社会影响。但严格来说，高影响天气与极端天气并不能完全画等号。然而，当一些极端天气事件发生在不常出现的地区，由于缺乏相应的应对措施与经验，这些事件造成的影响可能会变得更加严重。这或将是人类社会未来几十年不得不考虑应对的情况。
创纪录极端天气
叠加时空紊乱
极端天气是指罕见且超出正常范围的天气，其强度超出历史统计数据的极端值，在相关科学研究中常用10%或5%的标准来衡量，即在历史统计数据（一般至少30年）里属于最强的10%或5%天气事件。我们经常听到的"百年一遇""千年一遇"，也是极端天气的一种描述方法。
过去几个月，我们对"极端"的感受极其强烈。3月31日凌晨，江西省南昌市出现大风雷电和强降雨天气，导致房屋破坏，多人被大风吹落坠亡。期间，临近观测站记录的最大风速达35.3米/秒（13级），而在此前后几天观测到的最大风速甚至达到42.6米/秒（15级），这样的风速在陆地上非常少见。
降雨强度也不断打破历史纪录。5月18日8时至19日20时，广西省钦州市钦南区龙门港镇累计雨量达713.4毫米，该镇1小时雨量189.6毫米、3小时雨量276.3毫米、6小时雨量393.9毫米、12小时雨量500.3毫米、24小时雨量610.5毫米，均打破钦州市历史纪录。
创纪录的极端天气还叠加着时空紊乱。4月16日，阿联酋和阿曼等地遭遇罕见暴雨侵袭，24小时最大雨量达254毫米，一天下完了当地平均一年半到两年的雨。要知道，该地区以炎热干燥气候著称，呈沙漠化特征，即使有雨也常出现在冬季，4月正常状况的降雨量接近于0。因此，这些地区城市的基础设施，特别是排水系统，远不足以应对如此规模的暴雨，以至于这波罕见暴雨导致城市积水严重，造成21人死亡。
就在刚刚过去的6月，紊乱的极端天气又把北半球搅得天翻地覆。美国西南部和中西部高温炙烤，高温开始的时间比往年提早了两周左右。其中，亚利桑那州首府凤凰城最高气温达45℃，内华达州拉斯维加斯最高温达48.3℃，以高温著称的加利福尼亚州死亡谷的最高温度更是达到了50℃。混乱不堪的是，太平洋西北地区出现了不合时宜的寒冷，落基山脉竟然出现了降雪，冷暖空气对峙下，多地还出现严重雷暴天气。
再看国内。6月初开始，我国北方京津冀鲁豫等地持续高温。6月8日中央气象台发布年度首个高温橙色预警，发布时间比高温创纪录的2023年还早了两周左右。与此同时，华北、黄淮、江淮等地部分地区降水偏少，河南、山东等地重度干旱、特旱范围不断扩大。
就在"山河四省"将近两个月没有下雨之时，广东居民已经快有两个月没见到太阳了，并且广东北部、福建西南和广西等地的暴雨还在不断升级。其中，福建省龙岩市武平县局部刷新了龙岩全市雨量观测的最高纪录，24小时降雨量达429毫米，远超我国特大暴雨的标准（24小时降雨量250毫米），广东省梅州市北部24小时雨量也高达375毫米，韩江干流迎来年度第四轮洪峰。
气候变暖让山火愈加频发
大风和山火也使得气候更加混乱。6月13日晚，河北省衡水市遭遇罕见大风，阜城县王集乡风力高达14级，掀翻房顶和途径的火车，电线杆也被吹断。6月12日下午，山西省临汾市安泽县冀氏镇一带因雷击引发山火，当地救援人员经过4天奋战，才将明火扑灭。同期，美国加利福尼亚州洛杉矶附近山区山火持续蔓延，截至6月16日过火面积接近60平方公里，且基本处于失控状态。
持续升温制造极端
引发系统紊乱
"乱纪元"一词最早出现于刘慈欣的科幻小说《三体》。小说中，三体人所处的星系因为有三个太阳，使得他们赖以生存的行星在三个太阳之间难以有稳定的运行状态。根据小说中的描述，当乱纪元到来，三体文明就会遭到毁灭。
而今的地球，随着气候变暖加剧，气候系统也变得越来越不稳定，极端天气在不常出现的地区、时间出现，显现出系统紊乱的特征。近年来，越来越多的地区遭遇了过去极少遇到的天气灾害，这会否是气候"乱纪元"端倪初现？
我国东北地区纬度高，远离热带海洋，本应是远离台风灾害的地区，却在2020年8月底到9月上旬的短短半个月内，三次遭遇一路北上的台风。"巴威""美莎克"和"海神"正面袭击东北，直达哈尔滨，创下历史首次。在此期间，黑龙江玉米受灾面积达1395万亩，大豆受灾1004万亩，水稻受灾522万亩，小麦受灾9万亩。
有些天气异常过程还会以我们料想不到的方式出现。2020年初，东非地区遭遇了25年来最严重的蝗灾。2020年1月底，联合国粮农组织向全球发布预警：当时东非约有超过4000亿只蝗虫活动，有些地区的蝗虫密度甚至达到每平方公里1.5亿只左右。蝗虫大军所到之处，庄稼、树叶、青草几乎片叶不留。
2020年初，东非地区遭遇了25年来最严重的蝗灾
西亚和东非地区异常多雨是蝗虫爆发的源头。2018年5月和10月，热带气旋"梅库努"和"路班"先后登陆阿拉伯半岛。2019年登陆东非的热带气旋数量更是达到了创纪录的9个，是40多年来最多的一年。其中，莫桑比克在6周之内连续遭受飓风"艾达"和"肯尼思"的侵袭。活跃的飓风给东非带来大量降水，大雨使得干旱地区植被生长，为蝗虫提供了生长和繁殖所需的条件，蝗虫数量迅速增长，并最终导致蝗灾爆发。
目前，全球变暖还在加速。根据今年3月世界气象组织发布的《2023年全球气候状况》报告，2023年无可争议地成为有气象观测记录以来最热的一年，近地表平均温度比工业化前水平高1.45℃。更严峻的是，目前二氧化碳、甲烷和一氧化二氮这三种主要温室气体的浓度还在持续攀升，二氧化碳的浓度水平甚至比工业化前水平高50%以上——这一增幅在人类过去数百万年历史中绝无仅有，人类正处于史无前例的全球变暖历程中。
尽管各国都在努力采取气候行动，却因各种原因行动迟缓。目前，全球温室气体排放还处于历史最高位，由于全球气温走势滞后于气候行动，未来数十年持续升温已成定局。
气候变暖使风暴变得更加猛烈
全球升温的影响牵一发而动全身。一方面，全球变暖使得水汽循环加剧，大气中蕴藏了更巨大的能量。当强对流天气发生时，大尺度对流系统中增多的能量甚至可达数十颗广岛原子弹的能级，从而引发更加剧烈的雷雨大风，加剧暴雨、暴雪等极端降水事件发生。另一方面，全球变暖会使大气环流深度调整，低纬热空气向极地渗透更深，从而导致两极气温骤升，或使极地冷空气向中低纬度侵入更远，从而在变暖的世界中引发极端严寒。
"海洋失忆""数据失灵"
挑战人类防线
从地球过去的历史来看，地球气候的每一次巨变，都会导致许多物种退出地球舞台。当"百年一遇"变为"年年遇"，"一天下完一年的雨"越来越频繁，人类无疑面临着极为严峻的考验。
如何应对不期而遇的极端天气灾害？如何主动适应陷入混乱的地球气候？
天气预报和气候预测是防灾减灾的第一道防线。当气候"乱纪元"来临，更强更多的极端天气在非常规地区出现，会增加天气预报的难度，从而直接影响第一道防线。与此同时，全球变暖还对应着海洋的增暖。目前监测已发现，海洋上层的混合层（海洋上层由于风浪等作用而发生的上下垂直混合的表层水体）正在变薄，海洋温度的持续性正在降低，这被称作"海洋失忆"。这同样可能影响短期气候预报的准确性，因为中长期气候预测主要依赖于变化缓慢的海洋信号。
人工智能（AI）是近几年迅速崛起的气象和气候预测新手段，谷歌、华为、IBM、微软等巨头都在该领域布局，研究机构和各级业务部门也在深入研究和快速评估其性能，并推进成果应用。
城市遭遇特大雷暴天气袭击
然而，AI天气预报和气候预测的性能也面临着气候"乱纪元"的挑战。目前，AI模型几乎都是历史数据驱动的，这在很大程度上依赖于数据的稳定。但是，未来的真实天气是否还会与历史数据具有相同的规律和分布？尤其在系统紊乱的搅动下，极端天气的强度和频次愈发极端，这将给AI预报和预警带来怎样的挑战？这些问题都有待深入研究。
面对史无前例的全球气候变化，我们应该看得更远。除了不断发展先进的监测手段和预报技术，不断加固预报和预警"第一道防线"，更应加强基础设施建设，使我们的城市和乡村做好应对前所未有的极端天气的准备。完善而发达的基础设施和先进高效的应急管理是防灾减灾的"阻击线"。只有筑牢身后的"阻击线"，面对突发的极端天气，我们才能从容不迫，也才能最大限度保护国民经济和人民群众的生命财产安全。
作者：魏科
文：魏科（中国科学院大气物理研究所研究员） 图：视觉中国 编辑：许琦敏 责任编辑：任荃
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