2021年，气候变暖正让极端天气频发

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2021 年，刷新的最热 7 月

NOAA 的统计数据表明，2021 年 7 月，是有气象记录以来最热的 7 月。此前最热的 7 月出现在 2016 年、2019 年和 2020 年。从数字上看，比 2016 年创造的 7 月平均温度记录仅高 0.01℃，但和 1900-1999 年的平均温度高 0.93℃。

7 月是一年中，北半球最热的月份，也是全球平均气温最高的月份。北半球陆地均温，也刷新了有气象记录以来的最高记录。8 月 9 日，IPCC 发布《气候变化 2021：自然科学基础》的最科学评估报告称，从 19 世纪以来的温室气体排放，导致工业化之后全球温度相比工业化之前高出 1.1℃，预计 20 年后，会上升到 1.5℃。除非立即、迅速、大规模减少温室气体排放，否则无法将升温限制到 1.5℃甚至 2℃。

2021 年 6 月地表气温均平均值分布状况，参照 1981-2010 年时段，红色越深，表明高于平均值越多；蓝色越深，表明低于平均值越多。

2021 年 6 月地表气温均平均值分布状况，参照 1991-2020 年时段，红色越深，表明高于平均值越多；蓝色越深，表明低于平均值越多。

整体分布状况：大多数陆地、大部分海洋的气温高于平均值； 高于平均水平地区分布：西伯利亚北部和邻近的北冰洋、加拿大东北、非洲西北、西亚和青藏高原； 略高于平均水平分布：欧洲大部分地区； 低于平均水平分布：赤道东太平洋、北大西洋、南半球的海洋。

为了减少短期自然环境变化，如火山喷发、厄尔尼诺事件，造成气温平均水平剧烈震荡，并减少各个数据源之间的差异，采用连续 60 个月的平均值提供全球温度指标。

左侧坐标轴表示近 60 个月平均温度，右侧坐标轴为和前工业化水平对比差值，虚线为 1981-2010 年气温平均水平，其他曲线表示不同数据源的平均气温变化趋势。

这里提供的所有数据集显示，最近五年（2015-2019 年）的全球平均气温是有记录以来最高的。和前工业时代（1850-1900 年）相比全球气温上升 1.1℃。1970 年代中期以来，平均每五到六年就增加 0.1°C，当然不是匀速上升。例如，以 2003-2012 年为中心的五年均值几乎不便， 2015-2019 年急剧上升。

1970 年代中期以来，全球平均气温、陆地平均气温上升分别约为 0.9℃、1.4ºC。陆地表面的平均温度上升速度大约是海洋表面的 2 倍。

20 年前，科学家们已发出警告。现在，是该采取行动的时候了！加拿大的不列颠哥伦比亚省利顿镇出现 49.6℃的高温，让专家感到震惊。正是在这样的背景下，2021 年已经发生了诸多极端高温天气：热浪。前英国首席科学古文戴维·金说：“没有安全的地方……谁能预料到不列颠哥伦比亚省能达到 48℃、49℃呢？”宾夕法尼亚州立大学的气象学教授迈克尔·曼恩在其作品《新气候战争》说，气候变化的影响就在我们身边，我们正处于这些战争的新阶段。（当初那些）彻底的否认已经演变成了 "欺骗、干扰和拖延”。现在，这个地球升温极端天气事故，未来会变得更加平常。

实际上，北美所经历的极端天气事件，在 2021 年前 7 个月已经发生多起。科学家们普遍认为，人为因素因素是极端天气变得更加频繁、强烈的主导因素。

与此相关的研究、预测不太乐观，大致要点有：

1. 全球气候变暖导致极端天气增多、强烈；

2. 现有气象气候模型在极端天气下逐渐需要得到有效控制；

3. 温室气体排放速度放缓的 2020 年，全球气候变暖的趋势没有放慢；

4. 没有地区是安全的，全球需要携手共同应对气候变化。

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更加寒冷的冬天

2021 年 2 月中旬，加拿大、美国和墨西哥北部的大部分地区出现了长时间的雨雪冰冻天气部分地区出现创纪录的极端低温，造成交通受阻、电力中断和数十人死亡。墨西哥湾海岸的温度比常年平均温度低 14-28℃，使得休斯顿出现了严寒、暴风、大量冰雪堆积。得克萨斯州，和广州纬度相当，其部分地区甚至比北极圈内的阿拉斯加还冷。

最根本的原因还是极地涡旋减弱，北极强冷空气持续南下，一直推进到墨西哥湾沿岸。而过去 40 年，极地涡旋偏弱的趋势愈发显著，特别是近年愈发显著地表现出分裂。

极地涡旋，是指和极地近地面高压对应的，分布在极地上空 30 公里处形成的大面积低压。它包含强冷空气，在北半球呈现逆时针旋转，并使强冷空气在极地附近停留更长时间。全球变暖的形势下，极地升温显著，特别是冬春季节。全球变暖，北极地冬春季节升温显著，极地涡旋减弱，对冷空气的束缚能力下降，导致极地高压的冷空气分裂，甚至碎裂，逃逸的冷空气“挥师”南下，向北美洲、欧洲和亚洲地区入侵。

极地涡旋背后的科学

加拿大阻塞高压强烈发展，高压脊直指北极圈。同时，墨西哥低槽维持。“一高一低”架起了一座连接北极和美国南部的桥梁，冷空气势头十足地从北极南下德克萨斯州，在遇到来自海洋丰富的暖湿气流后，便形成了大范围的雨雪冰冻天气。

在全球变暖的背景下，北极涡旋等系统不稳定导致的极端天气、气候事件发生频率变得更高。2021 年 1 月，中国、俄罗斯在内的欧亚部分地区也出现过强寒潮天气，地中海沿岸的希腊发生大型暴风雪。

寒潮影响地区广泛。2014 年，美国纽约出现 118 年来最低温；2016 年美国强冬季风暴“乔纳斯”；2016 年韩国南部极端寒流，2018 年 1 月美国东海岸爆发性气旋影响打破近百年来最低纪录、同年 3 月极端初寒流横扫欧洲，2019 年 2 月哈萨克斯坦最低气温跌破-40℃。

2021 年 1-2 月，我国气候总体偏暖，但气温冷暖起伏剧烈：前期偏冷，后期显著偏暖，极端冷事件和极端暖事件频繁发生。自 2020 年 12 月我国出现寒潮威胁，横扫南北。1 月 6-8 日，我国中东部大部地区遭遇强冷空气寒潮袭击，降温幅度大、影响范围广、低温极端性强、大风持续时间长，京津冀、山东、陕西等省（市）50 余个国家级气象观测站的最低气温达到或突破建站以来最低纪录，北京大部地区最低气温在-24～-18℃。

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北美热浪

2021 年 6 月底，热浪席卷美国西北部、加拿大西南部等地，一些地区气温飙升至约 49.6℃，致数百人丧生。从 6 月 25 日到 7 月 1 日，加拿大不列颠哥伦比亚省验尸官办公室收到了 700 多起死亡报告，这一数据是正常数量的 3 倍，而其中大多数与极端高温有关。民众不断向当地卫生服务部门施压，要求就“为何没有为应对高温热浪做好准备”给出解释声明。

2021 年 6 月开始的北美高温很极端

上图中，加拿大的不列颠哥伦比亚省利顿镇出现 49.6℃的高温，让专家感到震惊。正是在这样的背景下，2021 年已经发生了诸多极端高温天气：热浪。前英国首席科学古文戴维·金说：“没有安全的地方……谁能预料到不列颠哥伦比亚省能达到 48℃、49℃呢？”

宾夕法尼亚州立大学的气象学教授迈克尔·曼恩在其作品《新气候战争》说，气候变化的影响就在我们身边，我们正处于这些战争的新阶段。（当初那些）彻底的否认已经演变成了 "欺骗、干扰和拖延”。现在，这个行星（指地球）升温如此危险的天气事故，（未来）会变得更加平常。

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欧洲也有极端高温？

6 月最后一周，欧洲出现极端高温。7 月底，西欧和斯堪的纳维亚半岛遭遇第二次破纪录的热浪袭击。世界天气归因组织（WWA）对此次广泛的热浪天气发布报告表示，此次极端高温最重要的原因是人类活动。若没有人类影响，如此极端的气温天气在德国和英国为数百年一遇。受常年气候温和的影响，欧洲西部家庭空调普及率在 2017 年不足 5%，因此，夏日会很难过。

欧洲 7 月的极端高温激烈而短暂，维持了 4 天左右。

7 月 25 日，法国北部、中部，多地高温纪录在大幅抬升。巴黎的极端高温从 40.4℃刷新到 42.6℃

比利时和荷兰，第一次超过 40℃。德国巴伐利亚州极端高温从 40.3 刷新到 41.2℃。英国剑桥测得历史最高气温 38.7℃。高温在西欧肆虐，而后向北蔓延。27 日，斯堪的纳维亚半岛 28 个地区出现超过 20℃；次日，芬兰赫尔辛基测得 33.2℃的新纪录。

归因研究：气候变化导致高温天气更易再现

与 6 月高温成因类似，7 月源于西欧的一条高压脊与伊比利亚半岛近海的低压系统配合，引发了从西北非、西班牙到法国、德国、比利时、荷兰、卢森堡的强烈热空气平流，几天后最终到达斯堪的纳维亚半岛。

世界天气归因组织用 8 组不同的计算机模型对热浪进行模拟计算发生的可能性。结论是，7 月下旬的热浪在西欧大陆上非常极端，没有人为气候变化的条件下，相同强度的热浪在英国和德国将变为 30-300 年一遇，而在法国和荷兰，将变为千年一遇，并且这些热浪肆虐的国家均温将下降 1.5℃-3℃。但当前气候条件下，7 月热浪在英国和德国约为 10-30 年一遇，在法国、荷兰约为百年一遇。

值得关注的是，从欧洲热浪近年极端高温的发生时间 2003 年、2010 年、2015 年、2017 年、2019 年 6 月和 2019 年 7 月来看，极端高温（热浪）变得更加强烈、出现概率更高。

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强降水增多

欧洲中西部地区连日出现强降雨，引发大规模洪水，德国西部的重灾区至少 179 人死亡。英国纽卡斯尔大学的海利·福勒教授等人研究发现，受气候变化影响，未来产生强降雨的风暴在欧洲发生的频率可能会显著增加。“这（项研究）与当前欧洲发生的洪涝一起敲响警钟，需要我们改进紧急预警和管理系统，并将气候变化安全因素纳入我们的基础设施设计中。”

天气与气候学家丁一汇认为，气候变化影响下，全球气候带正在发生着变化。且大气比湿增大，则更易出现降水。对于东亚夏季风区，季风水汽输送带将会更强，并且北推更明显，中国北方可能更将面临更强的降水与持续性强暴雨。中国科学院大气物理研究所高守亭分析，总体而言，同过去 20 年相比，华北降水已出现缓慢回升趋势，未来会越来越多。

7 月 20 日，24 小时内郑州市平均降水量 627.4 毫米，相当于过去一年的降水量。16:00-17:00 的 1 小时内降水最大达 201.9 毫米，刷新了超过我国陆地小时降雨量极值。15:00-18:00 的 3 小内，郑州降水超过 300 毫米。而郑州最强降雨历史记录中，1986 年 7 月 3 日降水 6 小时累计 201 毫米。

中国气象局在会上通报，造成此次河南省强降雨的原因共有四点：

大气环流形势稳定。副高和大陆高压分别稳定维持在日本海和我国西北地区，二者之间的低压天气系统在黄淮地区停滞少动，造成河南中西部长时间出现降水天气。随着全球气候变暖，北极冰盖融化，北半球高、中纬度温度梯度减小，大气上层西风带减弱，这将造成副热带高压明显东移，进而使中国华北地区降水带东移。 水汽条件充沛。7 月中旬河南处于副高边缘，对流不稳定且能量充足，18 日西太平洋有台风“烟花”生成并向我国靠近。受台风“烟花”外围和副高南侧的偏东气流引导，大量水汽向我国内陆地区输送，提供了充沛的水汽。 地形降水效应显著。受深厚的偏东风急流及低涡切变天气系统影响，加之太行山区、伏牛山区特殊地形对偏东气流起到抬升辐合效应，强降水区在河南西部、西北部沿山地区稳定少动，山地迎风坡前降水增幅显著。 “列车效应”明显。稳定天气形势下，中小尺度对流反复在伏牛山前地区发展并向郑州方向移动，形成“列车效应”，导致降水强度大、维持时间长，引起局地极端强降水。中小尺度天气系统由大尺度系统孕育，中小系统产生、壮大后，对大尺度系统起到反馈作用，使得暴雨系统加强和延续。一次大暴雨的生命史是复杂的，这让不同天气尺度系统相互作用是一种非线性问题，暴雨预报的困难即在于此。

7 月，日本静冈县和神奈川县等地普降大雨。日本气象协会分析数据发现，从静冈县、神奈川县创下有记录以来降雨量最高值。印度多个邦的降雨量大大超过多年平均值，其中暴雨引发的灾害在马哈拉施特拉邦已造成至少 138 人死亡。印度科学和环境中心的研究发现，从 2020 年 4 月到 2021 年 3 月，印度累计发生 185 万次雷击事件，较上年同期增长 34%。

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台风威胁

海洋拥有辽阔的面积、巨大水体，为大气提供热力驱动、水汽来源，是气候系统最大的热量储备库，在气候系统中扮演着重要角色。海洋表面提供的暖湿水汽，为飓风的形成和发展提供了充足的动力。海洋变暖使飓风（台风）更强，还令其登陆后衰减速度变慢，持续时间更长。

1949-2016 年，飓风移动速度减慢了约 10%。飓风移动变慢的原因之一，是全球气候变暖使夏季热带环流减弱。气温变暖，导致西风带向极地推进过程，伴随较弱的中纬度天气扰动，这些变化可导致飓风移动速度在亚洲、北美一些人口稠密地区减慢。2018 年《自然》上的一项研究提出，飓风的平均时速从 1949 年 19 公里/时下降为 2016 年的 17 公里/时。

台风烟花移动路径

2021 年 7 月，台风“烟花”登陆中国东部沿海之后，从舟山普陀到嘉兴平湖的 130 公里路程，花费 21 小时，速度约为 6 公里/小时，而普通人正常步行速度大约 4-4.5 公里/小时。还有比台风“烟花”移动速度更加缓慢的台风：2018 年 16 号台风贝碧嘉，最慢时速为 3 公里/时。

由于其移动速度慢、覆盖范围广，极易出现大范围、持续性强降雨，导致江河洪水峰高量大，洪涝和山洪地质灾害发生几率大，加上恰逢天文大潮，将形成风、暴、潮、洪共同作用的极端不利局面。

令人担忧的是，过去 80 年，每个十年都比前十年更暖。2020 年，受全球新冠肺炎疫情影响，全球碳排放量有所下降，但全球海洋温度上升刷新了历史记录，这与海洋对气候变化响应的缓慢和滞后性有关。

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结束语‍

2021 年美国十亿美元损失的天气气候灾害

全球变暖使暴雨、洪涝、干旱、台风、高温热浪、寒潮、沙尘暴等极端天气频繁发生。

并非每次极端天气气候事件都要和气候变暖有直接关系，不过，每次极端天气，都给人类敲响了警钟：全球气候变暖，给自然地理环境、社会经济环境带来巨大的风险，是我们需要亟需着手应对的生存、发展挑战。