气候科学家如何进行极端天气归因 - 彭博社

牛津的奥托。

摄影师：托里·费伦克为彭博绿色

当天气灾难来袭时，近在咫尺的观察者和远方的人们都会问同一个问题：气候变化——是还是不是？

最简单的答案是肯定的，但缺乏具体性。所有的天气都是人类和自然共同的事业，因为我们让大气变得比125,000年前更热。灾难并不罕见。归咎于它们才是新鲜事。

英国的一项突破正在以更好、更细致的答案更快地产生强大的影响，对公民、急救人员和媒体都有重要意义。

弗里德里克·奥托是其中的核心人物。奥托是伦敦帝国学院的气候科学家，也是世界天气归因的联合负责人，这是一个快速分析气候变化是否或如何使极端天气变得更糟——更强烈、更可能发生或更致命的研究合作。这是一个小而灵活的团队，由于目前缺乏资金，大部分成员都是志愿者，他们致力于将科学从学术殿堂中解放出来，让一个充满好奇心的公众知道当气候变化以最直接和个人化的方式影响他们时。它还开始帮助法院回答更具针对性的问题：究竟是谁有责任？

在过去的六年里，WWA进行了40多项分析，用更具体的数字回答了关于气候变化对天气影响的具体问题。2015年至2016年南非的干旱是由于缺乏雨水而变得更有可能发生。2017年飓风哈维袭击德克萨斯州时，其降雨强度增加了15%，发生的可能性增加了大约三倍。去年引人注目的西伯利亚热浪？在我们的新气候下，这种情况发生的可能性增加了600倍。

当然，这些极端事件并不会按照任何人的时间表发生。2019年圣诞节周，奥托搬进了牛津的新房子，与室友一起闲逛，并与德国家人通电话，奇怪的是，他们谈论的是世界另一端澳大利亚的火灾。“他们通常不会谈论极端天气，除非发生在他们的后院，”她说。

几天之内，她意识到，无论是假期还是不是，持续的澳大利亚火灾需要以小组设计的两种方式引起关注：快速得出可靠结论并通知媒体喧嚣。奥托和荷兰气候研究员、WWA的联合负责人吉尔特·扬·范·奥尔登博赫在元旦那天给澳大利亚同事打电话，提出了一个立即测试气候指纹的初步计划；在每项研究中，他们都与当地研究人员合作，以利用他们的专业知识。

“归因真的很重要，因为它直接解决了公众舆论中的心理距离差距”

“显然，在这场辩论中，有很强烈的需求获得一些科学证据，”奥托告诉小组，“因为目前，每个人都只是对这场火灾的起源进行猜测。”

在接下来的几周里，团队将以火的速度进行科学研究。这种新型科学旨在提高公众的理解，而不仅仅是加深学术知识。这是必要的，因为气候沟通中最大的鸿沟不是在那些听取科学意见和忽视科学意见的人之间，而是在那些认为气候只影响其他国家和未来一代的人与那些了解气候已经影响到他们的人之间，如自然保护协会的首席科学家凯瑟琳·海霍所说。

“十年前，我们科学家曾经说，我们无法将任何事件归因于气候变化，” Hayhoe说道，她并不参与WWA。“现在我们实际上能够说，‘等我再喝几周啤酒，然后我可以告诉你。’ 归因非常重要，因为它直接解决了公众舆论中的心理距离差异。”

他们是如何做到的，他们发现了什么，这为一个十年前还不存在的科学领域开辟了新的道路。

最令人惊讶的事情可能不是事件归因在最近几年内发展的速度，而是奥托进入气候科学的非同寻常之路——通过哲学博士学位。

“我绝对是一个局外人，”她说。“我不知道如何评估气候模型。我不认识那些在社区中备受尊敬的人。我只是没有注意到我忽视了传统智慧。因为我不认识这个社区，所以起初我不在乎他们对我的看法。”

奥托在科学哲学领域的工作使她成为了一个永久的“老调重弹”，强调科学家在跨学科交流或向公众传达时语言和清晰度的重要性。摄影师：Tori Ferenc for Bloomberg Green奥托今年39岁，长着一头深金色的长发，她经常把头发扎成一个发髻。她的左眉上有一个穿孔，左手腕上，靠近一个金属手表，放着三个颜色鲜艳的塑料手镯，其中一个手镯上有白色骰子形状的字母“O-T-T-O”。

当她离开德国基尔的高中时，她成绩不佳，心有厚皮。她曾受到欺凌，有时成为厌恶女性的绰号的对象，但她变得警觉，不畏惧必要的对抗。她说，糟糕的成绩意味着“只有不受欢迎的科目对我开放”在大学里。“基本上只有物理或工程，而物理是两害相权取其轻的选择。”

她喜欢物理的地方是那些永恒的棘手问题：我们究竟能知道什么？我们不能知道什么？在获得理论物理硕士学位后，奥托发现自己被怀疑性质所吸引，并发现它具有极其实际的教训，可以让科学更加“扎根于现实”，她说。她在柏林自由大学的科学哲学研究使她成为了一位永远强调语言和清晰度重要性的“老调重弹”，当科学家在跨学科或向公众传达时，这两者都定义了WWA。“这听起来很琐碎，但在实践中确实很困难。”

奥托于2011年加入了牛津大学的环境变化研究所，直到本月为止，这里是她的家，正值一个未经测试的气候研究的新子领域的黎明，需要一个了解科学实践和清晰语言核心的解释者。她承担了将尖端工作转化为气候引发的灾难呈现给普通大众的工作。

“弗雷迪在让事情发生方面表现出了一种特定的无畏精神，”英国气象局气候归因科学家彼得·斯托特说。

气候极端天气的归因始于一位科学家想知道是否有人会因气候变化而被起诉。

当2003年1月洪水涌到他的厨房门口时，牛津大学的气候科学家迈尔斯·艾伦在《自然》杂志上发表了一篇文章，询问法院是否会追究造成气候变化引发天气灾害的污染者的责任。或者，正如他所说：“房价下跌时该起诉谁？”

这个重要问题现在常常得到肯定的回答，因为全球范围内已经出现了数十起此类诉讼。尚未解决的问题是有多少起诉讼会成功。根据哥伦比亚大学萨宾气候变化法律中心维护的数据库，全球已经提起了1500多起与气候有关的案件。

同事们注意到了这篇文章，但认为“气候变化责任”在很大程度上是一种推测。“老实说，那时我们当中没有人认为这会变得如此迅速变得实际，”斯托特说。

几个月后，斯托特正在度假时，温度开始飙升，不仅在意大利，还蔓延至法国，穿过英吉利海峡到达英国。那个夏天，欧洲有超过7万人死于与高温有关的原因。这场热浪的规模和破坏改变了斯托特的想法。他与艾伦和一位同事合作，进行了第一项将极端高温事件归因于气候变化的重要研究。他们花了一年多的时间发表了结论，即温室气体使灾难发生的可能性增加了一倍。

气候科学界并没有立即接受事件归因。一些人仍然对需要进行迅速和简化分析以便发表尚未经过同行评议的文章感到不满。 WWA的成功部分来自使用经过同行评议的过程，即使这些快速分析本身在一年内并未正式发表。 2012年在牛津举办的研讨会向各行各业的专业人士介绍了这一领域。 “他们询问用户群体是否对归因结果感兴趣，几乎所有人都说不感兴趣，” Van Oldenborgh说。有两个显著的例外：律师和记者。

“我们只是试图弄清楚社会想要得到答案的确切问题”

同年，Otto首次引起同行研究人员的注意，他在一本知名期刊上发表了一篇猛烈抨击的文章。 2010年，俄罗斯遭受了一场造成55,000人死亡的历史性热浪。她发现了两项关于这场热浪的研究，结论如此不同，以至于可能涉及不同的事件。 一项研究认为这场热浪“主要是自然形成的”；另一项研究发现，如果没有气候变化，“2010年7月的热浪记录将不会发生”。矛盾之处鲜明，需要解决。 Otto的专业知识第一次在气候统计学中找到了补充，当她与Van Oldenborgh合作时。该团队解构了这两项俄罗斯研究并确定了问题所在。 “他们实际上都是正确的。他们只是以非常不同的方式提出了问题，” Otto说。 “那让我完全着迷。” 如何定义极端事件——在地理、时间、测量方面——后来对WWA的工作变得至关重要。

奥托全力以赴，她并不孤单。科学已经证明了天气归因是可能的。新闻媒体展示了对结果的渴望。即使如此，直到出现一个机会，这还是不够的。

气候中心，一个研究性非营利组织，在事件归因中发挥了领导作用。它筹集资金组织了一个项目，并在2014年联系了当时仍在领导快速归因工作的艾伦，以及后来接替他的奥托。

气候中心提出了一个有助于改变科学的请求：“这实际上是一个非常重要的方式，可以让人们更好地理解气候变化，”奥托回忆道。他们说：“你能不能更快地做到这一点？”

她可以，于是快速气候预测的时代开始了。

到澳大利亚毁灭性的2019年“黑暗夏季”结束时，即2020年3月，已有92,000平方英里的森林被烧毁。摄影师：马修·阿博特/纽约时报/Redux2019年的灌木火灾预测看起来很可怕，到了9月初，澳大利亚的“黑暗夏季”就开始了。到毁灭结束时，即2020年3月，已有92,000平方英里的森林被烧毁，超过了前所未有的2020年加利福尼亚火灾的面积的13倍以上。

与破坏同时，澳大利亚的媒体爆发了冲突，2019年接近尾声时，出现了虚假和带有政治色彩的指控，声称纵火者是火灾的罪魁祸首。

到2020年的第一天，澳大利亚面临着两场大火：一场是实实在在的大火横扫整个地区；另一场是政治上的大火，由政客、媒体和网络喷子制造。随着比以往任何时候都更多的土地被大火吞噬，公众讨论被错误信息引导，WWA加入战局，探究——正如澳大利亚科学家在2008年预测的那样——气候变化是否真的“在2020年可以直接观察到”。

热浪是该团队研究的最简单事件之一，只需要一周的时间。但灌木火灾结合了高温、干旱、地理和天气向火灾友好条件的普遍转变。

当团队需要研究澳大利亚的火灾时，他们首先定义了他们感兴趣的区域——在地图上绘制了一个梯形，围绕着该国受灾最严重的东南部地区。一旦确定了感兴趣的具体坐标，他们拼凑起该地区的长期气候历史，依赖于高温和干旱记录以及火灾天气指数。接下来是在11组气候模型中对灾难进行模拟，在有全球变暖和没有全球变暖的虚拟世界中。

他们以前从未研究过灌木火灾，因为它们太复杂了。大约花了两个月的时间，主要是查看电子表格、图表和地图，才得出他们的研究结果：气候变化使高温的可能性增加了一倍，火灾天气增加了30%。

他们在新南威尔士州的大火结束后一周发表了他们的分析，正好在全国灌木火灾调查开始工作的时候。这是及时科学的又一次进步。

世界气象归因赢得了最大和最常见的头条新闻，但其他团体也在分析“愤怒的天气”—这是奥托2020年的著作标题。气候科学和政策网站CarbonBrief.org今年早些时候统计了350多项同行评议研究。自2012年以来，斯托特和同事们编辑了一本名为 从气候角度解释极端事件的年度研究集。

一个在许多方面类似于WWA的国际项目从未起飞，Van Oldenborgh说，因为团队只由专注于气象学的科学家组成，而不是由科学家、人道主义团体和传播专家组成的混合团队。“我们只是试图弄清楚社会想要得到什么问题的答案，”他说。

WWA很少是同一个组织，因为Otto、Van Oldenborgh和其他几位常规成员还会为每项新研究邀请地区专家。科学家对该组织的工作越来越感兴趣。有十人参与了该组织2017年8月对飓风哈维的分析。有27人撰写了关于六月北美太平洋沿岸的热浪的报告，有39人撰写了关于七月欧洲洪灾的最新报告。

Otto和Van Oldenborgh在荷兰皇家气象研究所工作，与法国皮埃尔-西蒙·拉普拉斯研究所和苏黎世联邦理工学院有定期合作伙伴。红十字会气候中心从WWA成立之初就开始合作，帮助脆弱的人们预测、预防或应对灾害。

快速事件归因从不起眼的起源迅速崛起，引起了《政府间气候变化专门委员会》最新报告的关注，其中联合国支持的科学家，包括Otto和几位WWA同事，表示“事件归因现在是评估区域尺度极端变化的重要证据之一。”

极端天气事件的预估返回周期

数据：来自世界天气归因研究计算

2012年，太平洋西北国家实验室的地球科学家克劳迪娅·特巴尔迪（Claudia Tebaldi）首次接触到牛津团队关于快速极端天气归因的想法时，最初对推动新科学的贡献持怀疑态度。

但通过结合多种证据、不同方法、观测和模型实验，WWA为标准化流程带来了严谨性，并成为一个有影响力的研究团体。其对北美太平洋热浪的分析在全球至少引起了3300篇新闻报道。这项分析是在6月29日创纪录的高温49.6摄氏度（121.3华氏度）出现的八天内完成的，当时不列颠哥伦比亚省的利顿市被野火吞噬。

“幸运或不幸的是，事实是全球变暖正在成为一个驱动因素，即使是相当简单的方法也足够好，”特巴尔迪说。“然后其他更复杂、更慢、更复杂的研究将会进行。”

WWA的大多数分析发现气候对极端天气事件有压倒性影响。但并非所有分析都是如此——这也是有用的。目标是了解是什么让灾害变得更糟，以便人们和社区能够更好地抵御它们。该团体发现，2014-15年间巴西东南部的干旱更多地受到人口增长和用水的推动。

“我们不应该自欺欺人，把一切都归咎于气候变化，当还有其他同样重要的触发因素需要了解时，”荷兰特文特大学气候科学家、红十字会气候中心主任马尔滕·范·阿尔斯特（Maarten van Aalst）说。

超过一年的时间过去了，WWA对澳大利亚火灾的分析和其得出的结论之间，即最近的北美太平洋沿岸热浪如果没有温室气体污染将是“几乎不可能”的。大流行是导致归因工作放缓的原因之一。另一个原因是：没有资金。

WWA的成功尚未转化为稳定的资金。“我们只是在我们的其他工作之上做这件事，我们这样做是因为我们认为这很重要，”气候风险顾问Roop Singh在气候中心表示。“我们认为这是有趣的科学，我们认为当我们将其推向世界时，它将是有用的。”

Van Oldenborgh说，这并不需要太多。世界天气归因是世界上最具影响力的研究团体之一，它希望聘请三名博士后和一名项目经理。最终目标是尽可能标准化该团体的归因工作，以便气象局可以将其作为常规服务提供，从而使WWA能够专注于发展中国家和复杂极端事件。

Geert Jan van Oldenborgh摄影师：Werry Crone有很多出色的新气候研究，但法庭却没有关注到。这是奥托和她的研究生同事们在六月份发现的，根据他们对法庭证据“明显落后于最新技术水平”的研究。

“实际上，你可以证明从排放到全球平均温度，再到气候系统，最终到实际造成损失、影响生活和生计的具体损害的整个因果链，”奥托说。“这并没有真正传达过去，尤其是没有传达到法庭。”

团队分析了来自14个国家的73个案例，这些案例可能受益或可能受益于这个日益成熟的领域。几乎四分之三的案例没有引用归因科学的证据。他们的建议包括简单的步骤，比如让律师和科学家一起交流。Otto和其他气候研究人员已经在几个案例中提交了法庭友情意见书。

有几种类型的气候案例。公民起诉地方政府未对温室气体进行监管或保护他们免受影响。地方政府起诉国家未采取行动。各种团体试图起诉石油公司欺骗消费者和投资者有关气候变化的情况。

许多案例在气候科学甚至出现之前就消失或陷入僵局。有些案例中，美国城市或县在州法院起诉能源公司的案件被拖延，因为辩护律师试图将它们转移到更友好的联邦法院。几起备受关注的案件对原告造成了损失，包括2018年纽约州针对埃克森美孚公司的证券诉讼。气候活动人士的胜利往往发生在欧洲。

一般而言，科学并不陌生于法庭。在产品责任诉讼和有毒侵权案件中，科学已经引发了多年的诉讼，原告在这些案件中因烟草、阿片类药物、石棉、杀虫剂、化学品和其他毒物的潜在危害提起诉讼。气候诉讼与这些纠纷有一些共同点：责任人众多，很难单独确定任何一人。

多个国家的法院处理这些案件的方式可能是询问，正如英国法院所做的那样，如果没有被告一方，损害是否会发生，“法律非营利组织ClientEarth气候项目的律师April Williamson说。

“侵权法的运作方式是，你试图让原告处于如果损害没有发生时的位置，”她说。

从那里开始，英国的法院可以通过一种“市场份额”分析来分配责任——你排放的二氧化碳越多，你的份额就越大。

尤其是美国的法院可能会拒绝将每个人都分享的责任扩散到少数几个，尽管是主要排放者的新颖分析。芝加哥大学法学院助理教授Josh Macey说，低级法院从未反对马萨诸塞州诉美国环保署，后者将气候变化视为一个需要监管或国会解决的问题，而不是司法问题。

此外，他说，考虑到需要修复的能源和工业系统的规模和费用——建设清洁能源发电和输电——“环境律师上法庭起诉埃克森公司并不能解决气候变化问题。”

“你实际上可以证明从排放到全球平均温度和/或气候系统，再到实际造成损失、影响生活和生计的具体损害的整个因果链，”Otto说。摄影师：Tori Ferenc for Bloomberg Green范·奥尔登博格最近告诉奥托，当他们开始一项重要研究——尤其是关于澳大利亚森林大火的论文时，他经常因紧张而在凌晨4点左右惊醒，脑子里反复计算数据。她回应说，她也会因紧张而在凌晨4点醒来，思考基于他的数据得出的结论。

这两个人互补得像词作者和作曲家一样。范·奥尔登博格说他们是一个“梦之团队”，但却是一个不太可能的组合。她是一个“非常注重时尚的30多岁女性”，而他是一个“老家伙”，一直避免承担会让他从科学工作分心的责任。但他说：“我们两个都非常执着于做正确的事情。她擅长用文字表达，而我擅长处理数字。”

59岁的范·奥尔登博格，曾将极端天气归因这个小小的不知名尝试提升为一个小而备受国际赞誉的尝试，同时他还与奥托一起努力了八年，对抗一种不治之症，名为多发性骨髓瘤。在度过最近一次生死攸关的时刻后，他正在接受一种新的治疗，这种治疗在平均九个月内有效——“在我这个阶段来说真的很好”，他说。

“我真的希望我能再多活一两年或者更久，继续这样的工作，”他说。“在某种程度上，这和气候是一样的。有些情况下，你无法确定概率。”